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Explicación de cómo se produce el corrimiento al rojo y de cómo podemos usar ese dato para saber cuándo fue emitida su luz.

Creada03-11-2014
Modificada08-11-2016
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Septiembre2

El Corrimiento al Rojo de la Luz de las Galaxias

En el año 2.013 apareció la noticia de que se había encontrado la galaxia más lejana y antigua descubierta hasta ahora. Fue llamada z8_GND_5296. (En adelante me referiré a ella como z8)

Según la noticia, la luz que nos llegaba de z8 tenía un Corrimiento al Rojo de 7'51 y basándose en ese corrimiento los astrónomos habían deducido que la luz fue emitida cuando el Universo tenía 700 Ma (Mega·años, Millones de Años)

Al intentar contrastar esta información con La Teoría de la Gran Onda que yo presento en esta sección de mi página me llevo la sorpresa de que a mí me sale una cantidad distinta, de 1.600 Ma, más del doble.

¿Cómo llego a esa conclusión?

El problema es que no sé cómo calculan los astrónomos la edad de un rayo de luz a partir de su corrimiento al rojo, pero voy a exponer cómo hago yo ese cálculo y lo someteré a vuestro juicio y consideración.

¿Qué es el Corrimiento al Rojo?

Un objeto puede emitir ondas de luz con una frecuencia determinada. Esas ondas viajan desde un emisor a un receptor a una velocidad constante. Si el emisor y el receptor están inmóviles o se desplazan en la misma dirección y a la misma velocidad, el receptor captará las ondas con la misma frecuencia que el emisor las emite. Pero si el emisor se está alejando del receptor, las ondas llegarán con una frecuencia mayor, pasará más tiempo entre la recepción de la cresta de una onda y la de la siguiente cresta.

Las estrellas no emiten luz en todas las longitudes de onda, sino sólo en algunas determinadas, dependiendo de cuáles sean los elementos (Hidrógeno, Helio, Carbono y otros) que generen esos rayos de luz. Así que en su espectro luminoso podemos ver líneas vacías.

Una línea vacía no tiene marcas distintivas específicas pero un átomo puede emitir luz en varias longitudes de onda determinadas y eso significa que por cada elemento de la composición de una estrella podemos recibir varias líneas específicas a unas distancias determinadas entre sí.

Si en el espectro luminoso localizamos varias líneas a unas distancias determinadas podemos reconocerlas como correspondientes a un elemento determinado. En condiciones normales esas líneas estarán en un lugar determinado del espectro, en un color específico.

Pero si el emisor se está alejando del receptor, las líneas reconocibles del espectro aparecerán desplazadas hacia el extremo rojo. Sabiendo cuál es la magnitud de ese desplazamiento podemos saber a qué velocidad se está alejando el emisor del receptor.

Los astrónomos han definido una variable que permite definir la magnitud de ese desplazamiento. A esa variable se la representa con la letra z.

¿Cómo se calcula z?

Una longitud de onda emitida por una estrella de, por ejemplo, un metro, es recibida por un telescopio con una longitud de, por ejemplo, 1'25 metros. z valdrá 0'25.

z no es una distancia ni un incremento, sino un factor, un multiplicador. Eso significa que si la onda emitida por la estrella mide, por poner otro ejemplo, 36 milímetros, su longitud se incrementará en 36 * 0'25 = 9 milímetros. ESA longitud de onda será recibida por nuestros telescopios con una longitud de 36 + 9 = 45 milímetros.

En general, cualquier longitud de onda emitida por una estrella será captada por un receptor con una longitud de onda que será:

LF = LI + LI * z

Cuando nuestros telescopios captan la luz de una estrella, descomponemos su luz en su espectro y localizamos dónde están sus líneas de emisión. Si las líneas están desplazadas hacia el extremo azul del espectro, significa que esa estrella se está acercando a nosotros. Si están desplazadas hacia el extremo rojo, significa que se está alejando. La magnitud de ese desplazamiento nos indica a qué velocidad se acerca o aleja.

Dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, aproximadamente la mitad de las estrellas se acercan a nosotros y la otra mitad se alejan.

En realidad hay más estrellas acercándose que alejándose, pero eso es porque nuestra estrella, en este momento, se está desplazando en su órbita galáctica hacia el interior de la Vía Láctea. Nosotros nos estamos acercando a más estrellas que aquellas de las que nos estamos alejando por nuestra cola.

Si nuestro movimiento fuera al revés, si nos estuviéramos alejando del centro de la Vía Láctea, habría más estrellas alejándose por nuestra cola que acercándose por nuestro frente.

De las galaxias más cercanas a la Vía Láctea, en unos 5 Mal a nuestro alrededor, existen unas 40 galaxias que forman el Grupo Local. Algunas se están acercando, otras alejando.

Igual que en el caso anterior, la Vía Láctea se está desplazando hacia el interior del Grupo Local. Eso significa que tenemos más galaxias acercándose por delante que las que se alejan por detrás.

Después hay un inmenso vacío y a unos 12 Mal encontramos otros grupos galácticos. De éstos, casi todos se están alejando. Algo más lejos TODAS las galaxias se alejan. Y mientras más lejos están, con mayor velocidad.

Conociendo el factor z, se puede calcular a qué velocidad se aleja una galaxia de nosotros.

Supongamos una onda lumínica con una frecuencia de un segundo. Eso significa que su longitud de onda será de 300.000 Km. Permitidme usar 300 Mm (Mega·metros = Millones de metros) en los siguientes cálculos.

Si z vale 0'25 nosotros recibiremos esa onda con una longitud de 300 Mm + 300 Mm * 0'25 = 375 Mm. Eso significa que la segunda cresta de una onda ha sido emitida 75 Mm más lejos que la primera. Es decir, la galaxia observada se aleja a 75 Mm/s.

Convertir este razonamiento en una fórmula es relativamente simple: Si una onda se ha alargado un 25% es porque el emisor se está alejando a un 25% de la velocidad de la luz.

v = c * z

Esta fórmula tan simple nos permite calcular a qué velocidad se aleja una galaxia a partir de su corrimiento al rojo.

Y aquí se acaba la versión oficial de la ciencia.

Según la ciencia oficial no puede haber nada que viaje más rápido que la luz, así que, teóricamente no puede haber un factor z mayor que 1.

Pero en el caso de la galaxia z8 mencionada al principio, cuyo factor z vale 7'51, significaría que se está alejando de nosotros a 7'51 veces la velocidad de la luz.

¿Cómo puede explicarse esto?

Los astrónomos intentan resolver esta contradicción elaborando una fórmula que tenga en cuenta el efecto Doppler relativista. Es sumamente compleja y extremadamente difícil de entender. Por ello, y porque además pienso que está equivocada, no la voy a exponer aquí.

Sencillamente, todo este razonamiento es correcto si consideramos que el Universo está en un espacio plano y que las galaxias se alejan unas de otras, pero esa imagen no es correcta.

Las galaxias están cada vez más lejos unas de otras pero no es porque las galaxias se estén alejando, sino porque el espacio que hay entre ellas se está expandiendo.

Las galaxias se desplazan en movimientos locales, tal como la Vía Láctea se desplaza por dentro del Grupo Local a unos 400 Km/s, pero siempre son velocidades relativamente lentas, menores a 2 milésimas de la velocidad de la luz.

Las galaxias situadas a miles de millones de años luz también podrán experimentar movimientos locales de esa magnitud, pero el espacio que hay entre ellas y nosotros se expande a una velocidad mucho mayor.

Entender esto es difícil porque pensamos en tres dimensiones y no estamos acostumbrados a pensar que dos objetos que estén inmóviles pueden estar cada vez más lejos, pero SÍ podemos entenderlo si cambiamos nuestro punto de vista.

El Universo es una Onda

Si pensamos que el Universo es una Onda, que todas las galaxias que podemos ver están en el frente de esa onda, entonces sí podremos entender que dos galaxias puedan estar detenidas en un punto de esa onda, moviéndose con ella en el sentido en el que se expande la onda pero sin experimentar movimientos significativos dentro de ella. Y entonces podremos entender cómo las distancias entre las galaxias son cada vez mayores.

Las galaxias no se alejan, es el espacio entre ellas el que crece. Y lo hace de la misma forma en que crece una onda.

Y es entonces cuando llegamos a una extraordinaria conclusión.

Al mismo tiempo que crece el Universo, al mismo tiempo que aumenta la distancia entre dos galaxias lejanas, también aumenta, en la misma proporción, la longitud de onda de todos los rayos de luz que en este momento están viajando por el Universo.

Un rayo de luz que fue emitido hace Mil Millones de años ha experimentado una expansión igual a la que ha experimentado el Universo en ese tiempo.

El factor z, el Corrimiento al Rojo, no nos dice en realidad a qué velocidad se aleja una galaxia. Nos dice cuánto tiempo lleva viajando ese rayo de luz.

Si una Longitud de Onda se ha expandido un 25% desde que fue emitida hasta que es recibida (factor z=0'25), significa que ha viajado durante el tiempo necesario para que el Universo se expanda un 25%.

Aplicando una sencilla Regla de Tres

  • Una onda se ha expandido de una longitud L a L+L*z
  • Tanto como el Universo se ha expandido de un tamaño X al tamaño actual

Entramos en el dudoso terreno de saber cuál es el tamaño del Universo, pero si el Universo es una onda, el tamaño del Universo crece de una forma uniforme y lineal y el tamaño es una relación directa con la edad del Universo.

La Regla de Tres que acabamos de exponer también la podemos expresar de la siguiente forma:

  • Una onda se ha expandido de una longitud L a L+L*z
  • Tanto como la Edad del Universo ha aumentado desde X hasta Hoy.

De donde deducimos que X = Hoy * L / (L+L*z).

Y, reduciendo factores: X = Hoy * 1/ (1+z) = Hoy / (1+z).

La edad estimada del Universo es de 13'8 Ga. Para un factor z de 0'25 tendremos que

X = 13'8 Ga / 1'25 = 11'04 Ga.

Eso significa que ese rayo de luz fue emitido cuando el Universo tenía 11'04 Ga, hace 2'76 Ga.

Ese rayo de luz, viajando durante 2'76 Ga ha recorrido 2'76 Gal.

¿A qué distancia estaba la galaxia de la que partió ese rayo de luz hace 2'76 Ga?

¿A qué distancia está en este momento?

Puesto que el Universo se está expandiendo podemos deducir que la galaxia de la que partió ese rayo de luz estaba hace 2'76 Ga a una distancia menor de 2'76 Gal y hoy está a una distancia mayor.

¿Cuánto?

En este momento no tengo aún la fórmula para calcularlo, pero he programado una Calculadora de Viajes Intergalácticos en la que, por tanteo y aproximación, llego a la conclusión de que la galaxia se encontraba a 2'46 Gal de la Vía Láctea y que actualmente se encuentra a 3'07 Gal.

Entonces, hace dos años, no tenía esa fórmula, ahora sí.

Seguro que ahora os resulta más cómodo usar la Calculadora del Corrimiento al Rojo

En el caso de la galaxia z8 mencionada al principio de este artículo, teniendo un corrimiento al rojo de 7'51, aplicando mi fórmula conseguimos el siguiente resultado:

X = Hoy / (1+z) = 13.800 Ma / 8'51 = 1.621 Ma

Ese rayo de luz que acabamos de captar con un factor z de 7'51, fue emitido cuando el Universo tenía sólo 1.621 Millones de años.

Volviendo a usar la Calculadora de Viajes Intergalácticos, por tanteo y aproximación llego a la conclusión de que ese rayo de luz fue emitido por una galaxia que en aquel momento estaba a 3'47 Gal de la Vía Láctea.

Por la expansión del Universo, esa galaxia se estaba alejando (y aún lo hace) de la Vía Láctea a una velocidad de 642.000 Km/s, más del doble de la velocidad de la luz.

Es bastante corriente que este dato sea recibido con doble escepticismo. Según la Ley de la Relatividad NADA puede moverse más rápido que la luz, y menos una galaxia.

Y no lo hace. La galaxia no se está alejando, es el espacio que hay entre ella y nosotros el que crece. Tal como en una onda dos surfistas podrían estar detenidos en sus lugares respectivos y la distancia entre ellos estará aumentando por la expansión de la onda.

Sea como sea, si la galaxia está cada vez más lejos, a una velocidad que supera la de la luz, entonces la luz que emita nunca llegará a nosotros ¿no?

Sí, llegará a nosotros. Todo esto está explicado en otros artículos de esta sección, en la misma Calculadora de Viajes Intergalácticos y en otro artículo más extenso que escribí hace años, El Horizonte Visible del Universo.

Esa velocidad, dos veces mayor que la de la luz, es constante. Puesto que la velocidad de una onda en una membrana de material homogéneo es constante, la velocidad a la que se expande el Universo es constante y una galaxia que se aleje de nosotros a una velocidad cualquiera se alejará siempre, hasta la eternidad, a la misma velocidad. No hay frenado por la atracción gravitatoria del resto del Universo, como la mayoría de los científicos creían en los años 80, ni aceleración por una supuesta quinta fuerza o algún efecto desconocido de las fuerzas conocidas como la mayoría de los científicos actuales suponen hoy en día.

Hoy en día z8 se ha alejado hasta 29'5 Gal de distancia, y es curioso que esa cantidad SÍ coincida con la estimación que han publicado los astrónomos en la noticia mencionada, mientras que en el cálculo de la Edad del Universo cuando esa luz fue emitida haya una discrepancia tan grande.

¿700 ó 1.621 Millones de Años?

Es una diferencia de más del doble, y pienso que debería haber una forma más o menos segura de confirmar una de las dos edades y refutar la contraria. O tal vez de refutar ambas.

Lo cierto es que hasta hace pocos años se pensaba que las primeras galaxias no se formaron hasta que el Universo tuvo unos Mil Millones de años.

Hoy en día se está pensando que pudieron formarse antes.

¿Por qué se piensa esto? ¿Porque se ha visto una galaxia que, según los cálculos del Corrimiento al Rojo resulta que brilla desde mucho antes?

Si tienes una Teoría de la Génesis Galáctica y otra Teoría del Corrimiento al Rojo, y la Teoría del Corrimiento al Rojo contradice a la Teoría de la Génesis Galáctica, tal vez la equivocada no sea la Teoría de la Génesis Galáctica, sino la Teoría del Corrimiento al Rojo.

YO CREO que 700 Millones de años es una edad demasiado temprana para que se hayan formado galaxias.

Estrellas sí. Parece ser que las primeras estrellas empezaron a formarse unos 250 Ma después del Big Bang. Pero las grandes estructuras galácticas no creo que aparecieran hasta bastante más tarde.

En todo caso tengamos en cuenta que estamos viendo la luz que esa galaxia emitió cuando el Universo tenía 1.621 Ma, pero no sabemos CUÁNDO se formó esa galaxia. Pudo ser un millón de años antes o quinientos millones. Supongo que estudiando la forma de esa galaxia, si es elíptica, redonda, aplanada, espiral, barrada o cualquier otra característica, tal vez podamos deducir en qué fase evolutiva de su Génesis Galáctica está.

Esperaré nuevos descubrimientos, pero de momento supondré que mis teorías sobre el Universo Onda y las fórmulas que he deducido a partir de ellas son correctas. Para salir de un error siempre hay tiempo.

Y si resulta que estoy en lo cierto, aquí os espero.

Añadido en Octubre de 2.016

Recientemente se ha publicado la noticia (Hubble Rompe el Récord de Distancia Cósmica) de que el Hubble ha descubierto la galaxia GN-z11, tan lejana que la estamos viendo tal como era 400 Ma dBB. Su corrimiento al rojo es de 11'1.

Partiendo de la teoría aquí expuesta, un rayo de luz que se ha dilatado tanto fue emitida cuando el Universo tenía (Hoy/(1+z) = 13.800/12'1 =) 1.140'5 Millones de Años, no 400 tal como afirma el artículo.

Los demás parámetros que se pueden deducir de mis teorías son los siguientes:

Fecha de la Imagen 1.140'5 Ma dBB
Tasa de Expansión de Hubble 263 Km/s·Mal
Distancia a la Vía Láctea 2.844 Mal
Velocidad de Recesión 748 Mm/s (2'5 · c)
Distancia Actual a la Vía Láctea 34.427 Mal

¿Quién tendrá razón? Aún es pronto para saberlo con seguridad, pero yo sigo apostando por mi caballo. 

Para realizar más fácilmente estos cálculos, os recomiendo usar la Calculadora del Corrimiento al Rojo o, mejor, la Calculadora de Observaciones Galácticas.

Perdón por la interrupción

La Ley me obliga a darte el siguiente

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