La ciencia en Big Bang: ¿qué es el efecto Doppler?

En este capítulo analizamos otro de los capítulos de la serie The Big Bang Theory para explicar qué es exactamente el efecto Doppler. Aunque ni siquiera te suene el nombre, debes saber que está mucho más presente en tu vida de lo que puedas imaginar…

¿Te has fijado que cuando pasa una ambulancia o un coche de carreras cerca, a medida que se acerca el sonido es más agudo y a medida que se aleja el sonido es más grave? Esto sucede porque la ambulancia, al avanzar hacia nosotros, hace que las ondas de sonido que emite se agolpen en el sentido del movimiento, haciendo que se escuchen más agudas de lo que realmente son. Y sucede justo al revés cuando se aleja. Y, gracias a esto, la policía es capaz de saber a la velocidad a la que vamos.

¿Por qué se produce este efecto?

Este es solo uno de los múltiples ejemplos diarios del conocido como efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler. Básicamente se trata de un cambio de frecuencia (aparentemente) en el desplazamiento de las ondas. Además, no es únicamente aplicable a las ondas del sonido, sino también, por ejemplo a las de la luz.

Una fuente luminosa cuando se acerca hacia nosotros, se ve más azulada, mientras que cuando se aleja la vemos más roja. Eso sí, es importante tener en cuenta que la velocidad de la fuente debe ser comparable con la velocidad de la onda. La diferencia entre las ondas del sonido y las de la luz es la diferencia de velocidad entre ambas. En el caso de la luz es de 300.000 kilómetros por segundo, mucho mayor que la velocidad del sonido (unos 1.230 kilómetros por hora en la atmósfera terrestre), de ahí que el efecto Doppler sea especialmente apreciable con ejemplos como el de un coche a toda velocidad.

El efecto Doppler en el universo

Sin embargo, sí existe un lugar donde podemos observar el efecto Doppler aplicado a la luz: el universo. El astrónomo norteamericano Edwin Hubble descubrió a finales de los años 20 que la luz que llegaba de las galaxias estaba desplazada hacia el rojo, lo que le hizo suponer que todas las galaxias estaban alejándose de la nuestra y de ellas entre sí. Además, encontró que cuando más lejos estaba una galaxia, más rápido se alejaba de nosotros. Lo que Hubble había descubierto es que el universo está en expansión. Podríamos pensar que, si todos se alejan de nosotros, es porque la Vía Láctea está en el centro del universo, pero no es así: en realidad, todas las galaxias se alejan de todas. Pero la cuestión es más sutil, porque las galaxias no se alejan porque vayan cada vez más deprisa, sino porque el espacio que hay entre ellas se hace cada vez más grande.

¿Cómo podemos imaginar un suceso tan extraordinario? Pensemos en un globo inflándose con las galaxias pintadas en su superficie. Si suponemos que la superficie del globo es nuestro universo, al inflarlo crece el espacio entre ellas, pues el universo se hace cada vez más grande, y parecerá que las galaxias se alejan unas de otras. Sin embargo, esta visión del universo también induce a error, pues da la idea de que se expande dentro de algo, mientras que el universo se expande dentro de nada. Este es el problema de las analogías, que sirven para explicar conceptos difíciles de entender, pero siempre hay que tener en cuenta que no representan la realidad.