Todos lo hemos notado alguna vez: conforme un tren se acerca, lo escuchamos más agudo, y en cuanto pasa por donde nos encontramos su sonido se vuelve más grave. Lo que la mayoría no conoce es que este efecto, a la vez que nos explica un fenómeno acústico, ha servido también para comprender el movimiento de las galaxias. De su descubrimiento y sus aplicaciones hablaremos en esta ocasión.
Christian Andreas Doppler nació el 29 de noviembre de 1803 en Salzburgo, Austria. Pertenecía a una familia de comerciantes que gozaba de buena posición económica. Sin embargo, debido a que desde niño padeció una salud precaria, no se dedicó a los negocios familiares. Desde sus estudios básicos destacó en matemáticas, así que ingresó al Instituto Politécnico de Austria, y posteriormente a la Universidad de Viena.
Después de graduarse buscó trabajo como maestro en alguna universidad, pero le fue difícil encontrar un buen puesto. Aunque tuvo algunos empleos impartiendo clases, fue contratado como profesor de tiempo completo de matemáticas en el Instituto Politécnico de Praga hasta 1841.
Era un gran observador de la naturaleza y notó cómo cambiaba el tono del sonido del tren cuando se acercaba y cuando se alejaba. Contrató a unos músicos –con excelente oído– para que le informaran el tono que escuchaban, el cual era emitido por otros que se encontraban en el tren. Presentó sus resultados en un congreso de ciencias naturales celebrado en Praga en mayo de 1842.
Era un profesor muy exigente; llegó a tener problemas con los estudiantes por este motivo, y por unos meses se le separó de la enseñanza. Su investigación abarcó temas de magnetismo, electricidad, óptica y astronomía. Trabajó un tiempo en Checoslovaquia, y después le ofrecieron un puesto de profesor en el Instituto Politécnico de Viena. Siempre tuvo una salud frágil, y antes de llegar a los cincuenta años enfermó de tuberculosis –lo que afectó su laringe–, por lo que se trasladó a Venecia en búsqueda de un mejor clima. Christian Andreas Doppler falleció el 17 de marzo de 1853.
EFECTO
El sonido consiste en una vibración mecánica que se puede transmitir por diversos medios –el más común es el aire– y es detectado por nuestro oído. La frecuencia (el número de veces que una onda se repite por segundo) determina el tono y se mide en Hertz (Hz). Mientras mayor sea, lo oiremos más agudo, y al bajar, más grave. El oído sano de un jovencito puede escuchar frecuencias desde 20 Hz hasta 20000 Hz. Sin embargo, este rango puede variar de una persona a otra, y se vuelve más angosto con la edad.
Lo que descubrió Doppler fue lo siguiente: cuando un objeto se mueve y al mismo tiempo emite un sonido, una persona que se encuentre estática lo escuchará más agudo conforme se acerca, mientras que cuando se aleje lo percibirá más grave. Es como si cambiara de frecuencia, a pesar de que sea la misma; lo que sucede es que al aproximarse las ondas se “amontonan” –tal como se muestra en la figura– y al retirarse se espacian. Obviamente, las personas que van en el objeto emisor (como un tren) escuchan el sonido siempre igual.
LA LUZ DE LAS GALAXIAS
La luz está formada por ondas electromagnéticas que varían su frecuencia dependiendo del color. De manera similar al sonido, sólo podemos percibir un rango de frecuencias, que van desde el rojo (baja frecuencia) al azul (alta frecuencia).
Vesto Slipher nació el 11 de noviembre de 1875 en Mulberry, Estados Unidos de América. Estudió física en la Universidad de Indiana, donde se doctoró en 1909. En 1911 se incorpora al Obervatorio Lowell, lugar en el que laboró por más de cuarenta años. En 1912 detectó que la luz que nos llega de las galaxias tiene un corrimiento hacia el rojo; esto se ve como que baja su frecuencia, así que –haciendo una analogía con el sonido– podemos afirmar que se aleja.
Por lo tanto, si la luz que nos llega de todas las galaxias se corre hacia al rojo, de acuerdo con el efecto Doppler podemos afirmar que estas se alejan (como el tren que baja su frecuencia de sonido al retirarse). Vesto Slipher falleció el 8 de noviembre de 1969 en Arizona; su descubrimiento fue muy importante en la comprobación de que el universo se expande.
HUBBLE
Edwin Hubble nació el 20 de noviembre de 1889 en Missouri, Estados Unidos. Estudió Derecho y se distinguió como atleta, pero sus grandes contribuciones serían en la astronomía. Además de otras investigaciones importantes, calculó las distancias de las galaxias y descubrió que mientras más lejos se encuentran, se alejan a mayor velocidad.
A partir del corrimiento hacia el rojo que presenta la luz que nos llega de estrellas distantes –descubierto por Slipher y basado en el efecto Doppler–, concluyó que las galaxias se alejan unas de otras, con lo que enunció que el Universo se expande como un globo en todas direcciones. Además, Hubble estableció el tamaño observable y la edad del Cosmos.
Edwin Hubble falleció en California el 28 de septiembre de 1953. El famoso telescopio espacial lanzado en conjunto en 1990 por la NASA y la Agencia Espacial Europea lleva su nombre como un homenaje a sus grandes aportaciones.
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
Si el Universo se expande, entonces es lógico pensar que en algún instante estuvo concentrado en un solo punto. Esta cuestión llevó al sacerdote y científico Georges Lemaitre a enunciar su teoría del big bang, la cual ha sido aceptada y comprobada. La gran explosión original que dio origen al Cosmos sucedió hace 14000 millones de años. Una eternidad para las escalas de tiempo de los humanos.
La pregunta obvia que surge es qué había antes de esa explosión; esta cuestión ha cautivado a grandes pensadores y científicos, desde San Agustín hasta los físicos actuales ganadores de Premios Nobel. Al parecer, la conclusión es que no tiene sentido hacerse esa pregunta porque simplemente no había nada antes, ni siquiera existía el tiempo.
CONCLUSIÓN
Dejo al lector la respuesta a la pregunta: ¿qué había antes del inicio del Universo?, con la que puede pasar agradables horas de debate con sus amigos. Recordemos a estas grandes mentes que han determinado el inicio y el rumbo de nuestro cosmos, a partir de observar un fenómeno tan simple como es el paso de un tren.
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