Corrimiento al rojo cosmológico y distancia

A medida que el universo se expande, la luz de fuentes distantes se estira a longitudes de onda más largas, lo que se conoce como corrimiento al rojo cosmológico, y la noción misma de distancia se divide en varias medidas distintas, dependientes de la expansión.

Definition

El corrimiento al rojo cosmológico es el aumento de la longitud de onda de la luz por el factor en que el factor de escala ha crecido durante su viaje, y las distancias cosmológicas son cantidades dependientes del observador y del método (comóvil, de luminosidad, de diámetro angular) que se reducen a una única distancia euclidiana solo en el límite cercano y de bajo corrimiento al rojo.

Scope

Este tema abarca el corrimiento al rojo cosmológico como un estiramiento de las longitudes de onda por el crecimiento del factor de escala, su distinción de los corrimientos al rojo Doppler y gravitacional, y la familia de medidas de distancia (comóvil, propia, de luminosidad y de diámetro angular) que surgen en un espacio-tiempo en expansión, junto con cómo cada una se relaciona con el corrimiento al rojo y la historia de la expansión.

Core questions

• ¿Por qué el corrimiento al rojo cosmológico no es simplemente un desplazamiento Doppler?
• ¿Cómo se relaciona el corrimiento al rojo con la historia de la expansión del universo?
• ¿Por qué existen varias definiciones diferentes de distancia en cosmología?

Key concepts

• Corrimiento al rojo cosmológico
• Factor de escala en la emisión
• Distancia comóvil
• Distancia de luminosidad
• Distancia de diámetro angular
• Candelas y reglas estándar

Key theories

Corrimiento al rojo por crecimiento del factor de escala

La longitud de onda observada de la luz se estira en proporción a cuánto ha crecido el factor de escala desde la emisión, por lo que el corrimiento al rojo mide directamente la expansión relativa del universo entre la emisión y la observación en lugar de una velocidad local.

Múltiples medidas de distancia

En un universo en expansión, la distancia de luminosidad (a partir del brillo observado) y la distancia de diámetro angular (a partir del tamaño observado) difieren entre sí y de la distancia comóvil, todas relacionadas a través del corrimiento al rojo y la historia de la expansión, por lo que la distancia que se infiere depende de lo que se mide.

Clinical relevance

Estas relaciones convierten las observaciones en cosmología: la medición del brillo de las supernovas de candela estándar en función de su corrimiento al rojo revela la expansión acelerada, y las distancias de diámetro angular al fondo cósmico de microondas y a las características de agrupamiento de galaxias restringen la geometría y el contenido del universo.

History

Slipher midió los primeros corrimientos al rojo de galaxias en la década de 1910, y Hubble en 1929 combinó los corrimientos al rojo con estimaciones de distancia para revelar la relación lineal corrimiento al rojo-distancia; la comprensión de estos cambios como expansión cosmológica en lugar de movimiento ordinario provino de la interpretación de Friedmann-Lemaitre de la relatividad general.

Key figures

• Edwin Hubble
• Georges Lemaitre
• Vesto Slipher

Seminal works

• weinberg2008
• hogg1999

Frequently asked questions

¿Las galaxias se corren al rojo porque se alejan de nosotros?

A escalas cosmológicas, el corrimiento al rojo surge de la expansión del espacio que estira la luz en tránsito, no del movimiento a través del espacio; en las cercanías se puede aproximar como una velocidad de recesión, pero a alto corrimiento al rojo la interpretación de la expansión es esencial y las 'velocidades' de recesión pueden incluso exceder c sin violar la relatividad.

¿Por qué un objeto más distante puede parecer más grande en algunos casos?

Debido a que la distancia de diámetro angular en un universo en expansión alcanza un máximo y luego disminuye a alto corrimiento al rojo, los objetos muy distantes pueden subtender un ángulo mayor que los algo más cercanos, un efecto contraintuitivo ausente en la geometría euclidiana cotidiana.