Sobre el efecto Doppler y el movimiento de las galaxia

[Uri_Turilli]

No se si este topic tendria que ir en este subforo o en el de cosmología, si no los admins que lo cambien.... ahi va:

Hola gente!
Hace tiempo que me vienen atormentando unas dudas existenciales sobre el movimiento de las
galaxias y el efecto Doppler que quisiera comentaros y a ver si es posible que me lo aclararais.

Según tengo entendido Hubble demosotró de manera práctica (con observaciones) que el universo no
era estático tal y como se pensaba hasta el momento, y que el mismo Einstein pensaba, pero
que según su flamante teoria eso no era así.
Para conocer el movimiento de una galaxia se hechó mano del conocido efecto Doppler. Este efecto
en el típico ejemplo de una ambulancia en movimiento oímos claramente como el sonido cambia según
se acerca o se aleja esta ambulancia. Las ondas se ven estiradas o comprimidas... i bla bla bla
no voy a explicarlo porqué ya lo sabeis.
La duda que tengo es: con el sonido esta muy bién y es muy comprensible, pero ¿como es posible eso
con la luz? ¿no es la luz constante? Según la teoria de la relatividad la luz, viajes a la velocidad
que viajes la ves siempre constante. No consigo entender si esto asi, cómo es posible que
se produzca el efecto Doppler. Si una galaxia viaja a X velocidad, no le veo sentido a que pueda
hacer este efecto con la luz, ya que siempre es constante.
Seguramente se trate de un entendimiento básico de este efecto el motivo por el cual no
lo entiendo.

Por otro lado, pero ligado intimamente a esta duda me asalta otra. El Universo esta en constante expansión,
todas las galaxias se alejan unas de las otras. Entonces, ¿cómo conocemos el efecto Doppler en ellas? Digo yo
que si todas siempre se alejan, siempre vemos el mismo espectro de luz, porqué no se puede comparar con una
que se acerca, ya que teóricamente se alejan todas las unas de las otras (me viene en mente el clásico ejemplo
de un globo hinchandose con las galaxias dibujadas). En cambio si he leido de choques entre galaxias, lo cual
tampoco termino de entender.

Con esto que he escrito supongo que veréis que no soy ningún experto, asi que alguien contesta, por favor,
que no sea con tecnicismos o fórmulas ultracomplicadas, almenos mientras se pueda evitar XDD

Que no se ria nadie por favor si las respuestas son muy obvias, aprendo a marchas forzadas XD

Saludos!

[Quark]

Bueno, no sé si podré explicartelo con claridad, pero lo intentaré.

Lo primero es que tienes que tener claro que el efecto Doppler se dá en ondas. Lo segundo es que este efecto Doppler en la luz se estudia en su propiedad ondulatoria, es decir, como si fuera una onda. Lo que es constante en ella es la velocidad pero puede tener distintas frecuencias, y es ahí dónde afecta el efecto Doppler.

Como la ambulancia del ejemplo, que la frecuencia del sonido varía conforme se aleja de tí o se acerca, siendo más grave por momentos o más aguda. Si la ambulancia se estuviera alejando continuamente notarías que el sonido es más grave de lo normal. Esta variación de frecuencia se debe a que cada instante de emisión de la onda se realiza un poco desplazado respecto del anterior instante de emisión.

Este hecho en el sonido es similar en la luz. Cuando un objeto se desplaza a una velocidad considerable respecto de la velocidad de la luz, entonces se pueden apreciar variaciones en la frecuencia de esa luz emitida. Cuando un objeto se aleja a gran velocidad, la frecuencia de su luz emitida resultará menor. Si en cambio se acerca a gran velocidad entonces se puede apreciar una variación en la frecuencia de la luz que emite, siendo esta frecuencia mayor.

No sé si he logrado que entiendas algo, pero creo que el error lo tienes en que la Luz no es constante sin más, sino que tiene otra serie de características que varían según ciertos hechos. Una de ellas es la frecuencia (el espectro es una forma de estudiar todo el rango de frecuencia), y estudiandola se puede apreciar el famoso efecto Doppler como en el caso del sonido. Así se sabe si se aleja o se acerca, incluso con que velocidad lo hace.

En fin, espero que te haya servido de algo.

Un saludo.

[Jomlop]

Eso es, lo que permanece constante es la velocidad de la luz pero no su frecuencia (es decir, su color), que puede aumentar o disminuir. la luz roja, verde, azul,... todas van a la misma velocidad c pero tienen diferente frecuencia. En el caso de la ambulancia, tu tardas lo mismo en oir la ambulancia cuando se acerca que cuando se aleja, la diferencia está en el tono del sonido (que sería el "color" del sonido)

Lo de que las galaxias pueden chocar es solo una cuestión de velocidades relativas, en general unas se separan de otras pero siempre puede haber un grupo, o dos o tres que se esten acercando, de hecho la galaxia de andrómeda chocará con la nuestra dentro de unos milloncejos de años

Y por supuesto aqui nadie se rie de nadie ya que todos hemos pasado por no saber lo que ahora si sabemos o creemos que sabemos

Saludos

[Beam]

Yo quisiera formular otra pregunta:
Si una galaxia se aleja se observa un desplazamiento al rojo, ¿pero a qué longitudes de onda se desplaza la luz cuando la galaxia se acerca?

Saludos

[Quark]

Pues si no me equivoco si se acerca el objeto entonces se desplaza hacia el azul.

Un saludo.

[Beam]

Tengo otro par de dudas:

¿La luz roja tiene mayor longitud de onda que la azul?
¿La luz roja tiene menos energía que la azul?

Saludos

[Quark]

Pues a ver, a mayor frecuencia mayor energía, o lo que es lo mismo a menor longitud de onda mayor energía. Por tanto si la luz de frecuencia "azul" es de menor longitud de onda entonces tiene mas energía que las luces de frecuencias "rojas".

[Beam]

Entonces, si aplicamos el efecto doppler al ejemplo sobre el principio de simultaneidad de Einstein comentado en el thread:

http://www.asociacionhubble.org/modules ... topic&t=41

En el ejemplo que propongo, la luz llega a mi a al mismo tiempo que a Gertrudis, pero a mi me llega sin desplazamiento a rojo ni a azul y a Gertrudis con desplazamiento a rojo.


En el ejemplo de Einstein a él le llega la luz sin desplazamiento a rojo ni a azul, pero en su ejemplo a Gertrudis la luz le llega por un lado con desplazamiento a rojo y por el otro con desplazamiento a azul. De este modo si Gertrudis observa la misma cantidad de desplazamiento tanto en la luz roja como en la azul puede deducir que los dos sucesos ocurrieron justamente en el mismo instante de tiempo.

De este modo cuando conocemos el instante en el que nos llega un rayo de luz y analizamos su corrimiento al rojo o al azul, podemos saber la velocidad que llevamos con respecto a la fuente de luz, y si nuestra velocidad es constante podemos conocer el instante de nuestro tiempo en el que la luz se comenzó a emitir. Eso suponiendo que conozcamos la longitud de onda con que fue emitida esa luz, que deducimos en caso de las estrellas por su espectro.

En resumen, que en el ejemplo de Einstein, Gestrudis puede deducir perfectamente el momento en que ocurre verdaderamente un suceso analizando el corrimiento a rojo o azul de la fuente de luz, con lo que el principio de simultaneidad no es al 100% correcto.

¿Es así o me equivoco?


Saludos

[Quark]

Bueno... no entiendo bien el ejemplo de los observadores y la vía, y tampoco me he leído ningun libro sobre relatividad, al menos entero no... pero creo que si dos fuentes se desplazan a una velocidad considerable como para provocar un desplazamiento en la frecuencia de la luz emitida, un observador en una de ellas no verá tal corrimiento en la luz que emite el otro objeto, ya que el efecto doppler dependería tambien de la velocidad del observador, y ésta sería igual a la del emisor.

[Beam]

En el ejemplo del que hablo hay dos observadores:
Einstein, que está parado en la estación
Gertrudis que va a una verlocidad V en el tren

Yo lo único que digo es que gertrudis captará los desplazamientos al rojo y al azul, mientras que Einstein no, por ello pordrá deducir el momento en el que la luz debería haberle llegado.

Saludos