La expansión del Universo
La idea de un universo en expansión fue desarrollada casi al mismo tiempo que su descubrimiento.
En 1917, Willem de Sitter(1872-1935) utilizó la teoría general de la relatividad de Einstein para mostrar que un universo carente de materia estaría en expansión. Su teoría incluye el incremento del corrimiento al rojo con la distancia. Más tarde, otros teóricos encontrarían mejores soluciones a las ecuaciones de Einstein, mostrando todas una expansión consistente con la ley de Hubble. Sin embargo, sus trabajos serían conocidos por los astrónomos sólo hasta la década de 1930.
La propia solución de Einstein era un universo estático . Sin embargo, esta elección era arbitraria; se basaba únicamente en su intuición física y en la ausencia, en ese tiempo, de cualquier evidencia observacional que indicara lo contrario. El descubrimiento de Hubble hizo a Einstein cambiar de idea. Una velocidad de recesión que es proporcional a la distancia es el resultado natural de una expansión que es tanto isotrópica como homgénea.
Hay una distinción vital entre la velocidad de una galaxia a través del espacio (velocidad peculiar) y su velocidad recesional debida a la expansión del universo. La velocidad recesional de una galaxia no se debe a su movimiento a través del espacio; en su lugar, la galaxia está siendo arrastrada junto con el espacio circundante a medida que se expande el universo.
El movimiento de las galaxias a medida que participan en la expansión es denotado como el flujo de Hubble.
De la misma manera, el corrimiento cosmológico al rojo de una galaxia es producido por la expansión a medida que la longitud de onda de la línea emitida por la galaxia es estirada junto con el espacio a través del cual viaja la luz. Por esta razón el corrimiento cosmológico al rojo no está relacionado con la velocidad recesional de la galaxia, dada por la fórmula de corrimiento Doppler. Aún así, los astrónomos frecuentemente usan esta fórmula para traducir una medición de corrimiento al rojo en la velocidad radial que tendría una galaxia, como si tuviera una velocidad peculiar.
Para , la distancia estimada usando la ley de Hubble es:
(6.6)
que difiere de la distancia real en menos del 5%.
Para
Para grandes corrimientos cosmológicos al rojo, debemos abdandonar el uso de la ley de Hubble, en la forma de la ecuación (6.5), para determinar distancias. Para distancias extremadamente grandes, el alargamiento de la longitud de onda depende de cómo ha cambiado la expansión del universo con el tiempo. La expansión se está deteniendo en respuesta a la atracción gravitacional mutua de toda la materia en el universo, y esta desaceleración depende del valor impreciso de la densidad promedio actual.
El cambio fraccional en la longitud de onda para un corrimiento al rojo cosmológico es, sin embargo, el mismo que el cambio fraccional en el tamaño del universo, R, desde el tiempo en que la luz fue emitida. Esto es:
(6.7)
donde es el radio del universo cuando la luz fue observada y es su radio quando la luz fue emitida. Esto tiene como consecuencia:
(6.8)
Por lo tanto, un corrimiento al rojo de z = 3 significa que el universo es ahora cuatro veces más grande que cuando la luz fue emitida.
Si no entienden los numeros ma abajo dejo la fuente y estan los calculos . .
Descubrimiento del Universo en expannsion:
El descubrimiento de la expansión del Universo empieza en 1912, con los trabajos del astrónomo norteamericano Vesto M. Slipher. Mientras estudiaba los espectros de las galaxias observó que, excepto en las más próximas, las líneas del espectro se desplazan hacia el rojo.
Esto significa que la mayoría de las galaxias se alejan de la Vía Láctea ya que, corrigiendo este efecto en los espectros de las galaxias, se demuestra que las estrellas que las integran están compuestas de elementos químicos conocidos. Este desplazamiento al rojo se debe al efecto Doppler.
Si medimos el corrimiento del espectro de una estrella, podemos saber si se acerca o se aleja de nosotros. En la mayoría este desplazamiento es hacia el rojo, lo que indica que el foco de la radiación se aleja. Esto es interpretado como una confirmación de la expansión del Universo.
En principio parece que las galaxias se alejan de la Vía Láctea en todas direcciones, dando la sensación de que nuestra galaxia es el centro del Universo. Este efecto es consecuencia de la forma en que se expande el Universo. Es como si la Vía Láctea y el resto de galaxias fuesen punto situados sobre la superficie de un globo. Al inflar el globo todos los puntos se alejan de nosotros. Si cambiásemos nuestra posición a cualquiera de los otros puntos y realizásemos la misma operación, observaríamos exactamente lo mismo.
La Ley de Hubble
El astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble relacionó, en 1929, el desplazamiento hacia el rojo observado en los espectros de las galaxias con la expansión del Universo. Sugirió que este desplazamiento hacia el rojo, llamado desplazamiento hacia el rojo cosmológico, es provocado por el efecto Doppler y, como consecuencia, indica la velocidad de retroceso de las galaxias.
Hubble también observó que la velocidad de recesión de las galaxias era mayor cuanto más lejos se encontraban. Este descubrimiento le llevó a enunciar su ley de la velocidad de recesión de las galaxias, conocida como la "ley de Hubble", la cual establece que la velocidad de una galaxia es proporcional a su distancia.
La constante de Hubble o de proporcionalidad es el cociente entre la distancia de una galaxia a la Tierra y la velocidad con que se aleja de ella. Se calcula que esa constante está entre los 50 y 100 Km/s por megaparsec.
Fuentes: (La de los calculos) , http://www.astromia.com/universo/expansion.htm
Espero que les haya gustado .
Suerte .