28 de marzo de 2011

Cuando el espectro se mueve

Jim Parsons interpretando a Sheldon Cooper disfrazado
de efecto Doppler en la serie "The Big Bang Theory".
Créditos: CBS
Madrid, sentados en una terraza a pies del Paseo de la Castellana, empezamos a escuchar un camión de bomberos con las sirenas encendidas y podemos percibir cómo la frecuencia del sonido cambia: de unos tonos cada vez más agudos a tonos cada vez más graves. Esta percepción sonora es explicada por el efecto Doppler.

Este efecto, como muchos otros, lleva el nombre de su descubridor: Christian Andreas Doppler (1803-1853). Este físico y matemático publicó más de 50 trabajos en las áreas de Física, Matemáticas y Astronomía; uno de ésos le hizo mundialmente conocido: publicado en 1842, trataba sobre el cambio aparente en la frecuencia de las ondas emitidas por un cuerpo en relación a un observador, dependiendo de la velocidad relativa entre ellos.

Luz y sonido

Di por sentado que C. Doppler usó ondas sonoras para explicar su efecto, pero no es así. Cuando leí el libro Ciencia al cubo de América Valenzuela, me sorprendió que el trabajo de Doppler tratase sobre el color de la luz en estrellas binarias. Dicho de otra forma, está basado en el desplazamiento en frecuencia de ondas electromagnéticas y no en el de ondas sonoras, siendo esta última la forma más cotidiana y sencilla que tenemos de apreciarlo.

Pero claro, la luz es una onda y, como todas ellas, se ve influenciada por este efecto. Cuando una fuente luminosa se acerca a nosotros, la frecuencia que apreciamos es más alta que la emitida, es por eso que su luz tiende a ser más azulada; por contra, cuando la fuente se aleje de nosotros, la frecuencia que percibiremos será menor y la veremos más rojiza.

La confirmación sonora

No fue hasta 1845 cuando el efecto Doppler fue confirmado en ondas sonoras. Ésto lo hizo el meteorólogo holandés C. H. D. Buys Ballot, y lo demostró de una manera muy curiosa: subió a unos trompetistas a un tren para que tocasen prolongadamente una nota musical y comprobó que cuando el tren se acercaba a él, la nota musical sonaba más aguda que cuando el tren se alejaba que, por contra, sonaba más grave.

Edwin Hubble en 1929 observó un curioso efecto Doppler en las galaxias: tienen un desplazamiento al rojo mayor cuanto más alejadas están. Este hecho le llevó a postular la ley que lleva su nombre, ley cuyo mensaje es claro: el Universo está en expansión.

Doppler y los planetas

En la búsqueda de exoplanetas también tiene utilidad el efecto Doppler: cuando una estrella es orbitada por uno o varios planetas, la estrella gira alrededor de un punto de equilibrio creando pequeños desplazamientos en su espectro; a ésto se le conoce como método de las velocidades radiales. Si se grafican estos desplazamientos, podemos saber mediante la Transformada de Fourier cuántos planetas orbitan a esa estrella.

Han pasado más de 150 años desde que Christian Doppler enunciara este efecto. ¿Quién le iba a decir a Doppler que su efecto le iba a ayudar a E. Hubble a decir que el Universo se expande o que gracias a él se están descubriendo nuevos mundos en otras estrellas?

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3 comentarios:

  1. Muchas gracias por citar el libro :) ¡¡La foto de Sheldon disfrazado de efecto doppler es grandiosa!! Y tu blog fantástico.

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  2. Como muchos otros descubrimientos puede parecer "inservible" al comienzo, pero con el pasar de los años a pasado a ser fundamental en los campos que has nombrado.

    Un gran descubrimiento, sin duda. ;)

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  3. Es un poco como la presunción de inocencia: Las cosas que se descubren parecen inútiles hasta que se demuestre lo contrario. Pero somos muchos los que sabemos que aunque no se demuestre lo contrario, serán útiles debido a la extrapolación que se puede hacer hacia otros campos.

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