Cuando una ambulancia pasa cerca, el sonido de su sirena cambia de tono: más alto al acercarse, más bajo al alejarse. Con la luz de las galaxias lejanas ocurre lo mismo: si la galaxia se aleja, su luz se vuelve un poco más roja; esto es el corrimiento al rojo. Cuanto más rápido huye la galaxia, mayor es el corrimiento.
Historia
La idea de la expansión del universo surgió de las ecuaciones de Friedmann (1922) y de las observaciones de Georges Lemaître (1927), pero obtuvo amplio reconocimiento tras el trabajo de Edwin Hubble (1929), que mostró la relación lineal entre el corrimiento al rojo y la distancia. Lemaître fue el primero en interpretarlo como expansión del espacio. Posteriormente, la medición de supernovas de tipo Ia en 1998 condujo al descubrimiento de la expansión acelerada (energía oscura).
Cómo funciona
El corrimiento al rojo se mide espectroscópicamente: las líneas de elementos conocidos (por ejemplo, hidrógeno) se desplazan en un factor (1+z). La ley de Hubble v = H₀ d relaciona la velocidad de alejamiento y la distancia. Para z grandes, la relación se vuelve no lineal y está determinada por el modelo cosmológico. Las velocidades peculiares de las galaxias introducen una contribución adicional, a menudo despreciable. También existe el corrimiento al rojo gravitacional, predicho por la relatividad general: los fotones pierden energía al salir de un pozo gravitacional. Las mediciones del corrimiento al rojo se basan en el efecto Doppler y la ley de Hubble.
Dato curioso
Gracias al corrimiento al rojo sabemos que el universo se expande. Edwin Hubble notó que casi todas las galaxias se enrojecen, y cuanto más lejos, más rojas están.
Las gigantes rojas en el centro de la Vía Láctea se asemejan a faros lejanos que se encienden y se apagan. Su luz atraviesa el denso polvo, pero los métodos habituales para medir distancias fallan aquí: las estrellas son demasiado brillantes e inestables, y el polvo distorsiona la imagen.
Los astrónomos encontraron un camino alternativo.
El velocímetro de una galaxia se dispara. Las estrellas exteriores giran tan rápido que, según todas las leyes de la gravedad, deberían salir despedidas, como salpicaduras de una rueda.
La galaxia NGC 5584 es una enorme ciudad estelar donde unos barrios apenas se están construyendo y otros ya están marcados por gigantes ancianos. Para ver a unos y a otros, los astrónomos usaron dos «linternas» muy distintas.
Una luz lejana en la niebla parece diminuta y rojiza: parece que está a kilómetros. Pero si la luz se desplaza hacia un lado, te das cuenta de que es un ciclista a veinte pasos, solo que su luz trasera casi se ha apagado. Así, en 2025, los astrónomos se toparon con el objeto 'Capotauro': una fuente roja compacta en las imágenes del telescopio espacial James Webb.
Seis corredores avanzan por la pista y los jueces miden su velocidad sin notar el viento a favor. El viento sopla a sus espaldas y los cronómetros marcan un resultado mejor que el real.
La luz que se aleja de un cuerpo masivo pierde fuerza. Su frecuencia disminuye ligeramente y el color se desplaza hacia el rojo. Los físicos llaman a esto corrimiento al rojo gravitacional. En la teoría clásica todo está claro, pero en cuanto hablamos de cuantos, empiezan las dificultades.
La luz que se aleja de un cuerpo masivo pierde fuerza. Su frecuencia disminuye ligeramente y el color se desplaza hacia el rojo. Los físicos llaman a esto corrimiento al rojo gravitacional. En la teoría clásica todo está claro, pero en cuanto hablamos de cuantos, empiezan las dificultades.
Cuando la luz se aleja de un cuerpo masivo, pierde energía: sus ondas se estiran y el color se desplaza hacia el rojo. Esto es el corrimiento al rojo gravitacional, conocido desde los trabajos de Einstein.
Un estallido rápido de radio es una breve pero potente emisión de ondas de radio proveniente del espacio lejano. Al llegar hasta nosotros, la señal atraviesa nubes de gas disperso, y cuanto más gas hay en el camino, más se dispersa la señal en frecuencias.
En 1433 pares de galaxias esparcidos por el cielo, los astrónomos notaron un patrón inusual. Las vecinas situadas «encima» o «debajo» de un sistema estelar masivo contienen hasta un cuarto más de oxígeno que las que se encuentran en el plano de su disco.
El cazador de luz antigua, el telescopio James Webb, apuntó sus espejos a una diminuta porción del cielo y captó un faro extraño. El objeto, con el nombre provisional beacon_1420-$$5253_{4770}$$, brilló y se apagó.
Dos ciudades sufren una serie de incendios. En una, el viento dispersa las cenizas mucho más allá de las afueras y el cielo permanece despejado. En la otra, las cenizas se asientan formando un denso velo que tiñe los atardeceres de carmesí.
Hace diez mil millones de años, el universo estaba salpicado de extrañas chispas escarlatas. El telescopio James Webb las detectó en imágenes de lejanos corrimientos al rojo: fuentes compactas que brillan como galaxias enteras, pero del tamaño de una región diminuta en su centro. Los astrónomos las apodaron «pequeños puntos rojos».
Predichas por Albert Einstein, las ondas gravitacionales son faros en el oscuro océano del cosmos. Brotan cuando chocan agujeros negros y atraviesan el Universo con ondas en el espacio.
Un diminuto satélite, como un nadador, corta las capas invisibles de gas en la envoltura hinchada de una gigante roja. Cada vuelta de su órbita excita una estela acústica —ondas de compresión que viajan a través del plasma. Según la ley de la gravitación universal, el satélite atrae al gas, y el gas al satélite, creando esta estela.
El fondo óptico del cielo es un palimpsesto cósmico, donde la luz de miles de millones de galaxias no resueltas se superpone en capas correspondientes a diferentes épocas. Hasta ahora solo podíamos distinguir las 'letras' más brillantes: estrellas individuales y galaxias cercanas.
Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo, suena un réquiem cósmico: un evento de disrupción de marea. Gracias a la fotometría y la espectroscopia, los astrónomos distinguen cada instrumento de esta orquesta.
En 2016, los astrónomos observaron algo increíble: una estrella lejana, llamada Ícaro, brilló con intensidad durante varias semanas, superando el abismo del espacio.
La energía oscura acelera el Universo. Recientemente se descubrió que no es constante: su empuje oscila como una bomba defectuosa. Los sondeos DESI insinuaron un pico brusco de aceleración en el pasado reciente.
La explicación surgió sin exotismos. Todo es como en una tetera con sarro: si se calienta de forma desigual, el vapor sale a chorros.
La orquesta cosmológica no se afina con un solo diapasón. Hay dos grupos de instrumentos: unos escuchan el zumbido del Universo primitivo — la radiación de fondo, otros leen las notas de galaxias maduras y supernovas.
Cada ráfaga rápida de radio es como un golpe resonante de campana en el vacío. Y en su eco que se desvanece está cifrada toda la estructura del espacio: en su camino de miles de millones de años luz, el pulso de radio se retrasa ligeramente por cada electrón libre que encuentra.
Como un reflector: de lado brilla con un rojo tenue, pero de frente deslumbra con un blanco azulado. Así lucen los misteriosos «pequeños puntos rojos» del universo temprano: son gigantescos agujeros negros orientados de canto hacia nosotros.
Durante décadas, dos métodos independientes para medir la velocidad de expansión de las galaxias —la constante de Hubble— arrojaron cifras contradictorias. La situación recordaba a una habitación con dos termómetros que marcan temperaturas distintas.
La luz de una galaxia lejana viaja hasta nosotros a través de todo el universo, sorteando enormes acumulaciones de materia oscura y ordinaria. Su atracción curva ligeramente la trayectoria de los rayos, como si la corriente de un río rodeara rocas invisibles.
La luz más antigua del universo viaja hacia nosotros desde hace casi 14 mil millones de años. Nació cuando el cosmos apenas se volvió transparente, y desde entonces su plano de oscilación se ha ido girando de manera casi imperceptible.
Las supernovas de tipo Ia son los acordes finales y deslumbrantes en la sinfonía de la evolución estelar: cuando una enana blanca supera el límite predicho por Chandrasekhar, explota con tal brillo que por un instante eclipsa a toda una galaxia.
La cosmología atraviesa una fractura tectónica. Las supernovas calibradas con cefeidas, medidas por el equipo de Adam Riess, indican una velocidad de unos 73 km/s por megapársec.
Las imágenes del James Webb captaron un brillo inesperadamente intenso de las primeras galaxias. Una tostadora dora una rebanada en un minuto, mientras que un horno cuece una hogaza en una hora: el resultado final es el mismo. Así ocurre en el cosmos: las galaxias jóvenes emitían una luz potente con rapidez, como una tostadora, en lugar de cocer estrellas lentamente, como un horno.
Entre las preciosas dispersiones del Universo temprano, capturadas por el James Webb, hay objetos que se asemejan a cuentas de rubí esparcidas sobre terciopelo negro. Estos son los «pequeños puntos rojos» (LRD) — fuentes compactas con espectros rojos empinados, en cuyo interior se esconden agujeros negros supermasivos de hasta cien millones de masas solares.
La cosmología atraviesa una fractura tectónica. Las supernovas calibradas con cefeidas, medidas por el equipo de Adam Riess, indican una velocidad de unos 73 km/s por megapársec.
Si enciendes una lámpara en una habitación, iluminará las paredes. Pero si pones la misma lámpara en un salón enorme, la luz apenas llegará a las esquinas. De manera similar, la radiación de las estrellas jóvenes actúa sobre el gas de una galaxia: arranca electrones de los átomos de hidrógeno, haciendo que el gas brille.
Imagina un globo inflable gigante con galaxias dibujadas: al inflarse, el dibujo se estira y los puntos vecinos se alejan entre sí. La velocidad de ese estiramiento es la constante de Hubble. Normalmente, los astrónomos captan la luz de estrellas lejanas y observan cuánto se ha enrojecido debido a la expansión del espacio.
Dos puntos en la superficie de un globo aerostático: eso es todo lo que tienes como referencia cuando intentas entender cómo se infla. Más o menos así reconstruyen los cosmólogos la historia de la expansión del universo.
Un artista pinta un retrato pincelada a pincelada, y luego le ofrecen una cámara con flash: un clic y listo. Así se podría describir la transición de los modelos de múltiples pasos a los de un solo paso en la creación de imágenes de galaxias.
Dos estrellas giran una alrededor de la otra, como bailarines en un vals lento. Este baile no es eterno: los compañeros se acercan gradualmente hasta que chocan y se fusionan en un solo cuerpo. En ese mismo instante nace una nova roja: un destello que se enciende en el cielo durante unas semanas y luego se apaga lentamente, envolviéndose en una densa nube de polvo.
La luz de un planeta lejano, descompuesta en colores, de repente da un salto brusco en el límite entre el rojo y el infrarrojo invisible, como si alguien accionara un interruptor.
Una piedra cae en un pozo y el chapoteo llega a los oídos con retraso. Algo parecido le ocurre a la luz cuando escapa de la Tierra: sus oscilaciones se vuelven menos frecuentes, el rayo parece «cansarse». Esto es el corrimiento al rojo gravitacional — un fenómeno del que habló Einstein hace cien años.
