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20. LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO PROPÓSITO Comprender la forma en que Edwin Hubble obtuvo la constante de expansión del universo, mediante un "modelo" en una dimensión. INTRODUCCIÓN Los astrónomos han comprobado que la velocidad con la cual una estrella distante o una galaxia se aproximan o se alejan de nosotros, puede determinarse usando el corrimiento Doppler. En 1929, Edwin Hubble observó que la velocidad con la cual las galaxias se alejan de nosotros es directamente proporcional a la distancia que nos separa entre ellas. La pendiente de la gráfica velocidad vs distancia se conoce como la Constante de Hubble (H = 20km/s por millón de años luz y 1 año luz = 10 13 km). Dicha constante nos permite predecir indirectamente la distancia a una galaxia una vez que se ha determinado su velocidad a través del corrimiento al rojo de su espectro (corrimiento Doppler). De acuerdo con la teoría de la gran explosión (big bang), la constante de Hubble está relacionada con la edad del Universo. Los primeros cálculos que hizo Hubble sobre el valor H0, conducían a la contradicción de que el Universo era más joven que la Tierra. Actualmente los astrónomos tienen valores de H0 que se encuentran alrededor de dos números: 15 km/s por cada millón de años luz de separación adicional y 25 km/s por cada millón de años luz. Estos valores sugieren que la edad del universo queda entre 7,500 y 11,500 millones de años. El Efecto Doppler consiste en el cambio de frecuencia debido al movimiento relativo de una fuente de luz o de sonido, o del receptor. Cuando una fuente de luz se aproxima a un observador fijo aumenta la frecuencia medida y tenemos un corrimiento al azul, ya que la frecuencia se desplaza a la región de altas frecuencias del espectro de luz visible el cual corresponde al azul. Cuando una fuente de luz se aleja de un observador fijo, disminuye su frecuencia, esta disminución de la frecuencia se llama corrimiento al rojo, ya que esto ocurre hacia el extremo de bajas frecuencias del espectro de luz visible, que corresponde al rojo. V J MATERIAL • 3m de manguera látex. • 6 pinzas para tender ropa. • 1 cinta métrica. • 1 hoja de papel milimétrico (albanene). 79
DESARROLLO EXPERIMENTAL A lo largo de la manguera de látex, la cual representará, tu modelo de universo, fija las 6 pinzas (galaxias) al azar. Haz un dibujo de tu modelo. Escoge una "galaxia" como referencia, la cual representará a la Vía Láctea ¡nuestra galaxia! Este dato márcalo en la tabla que aparece más adelante. Con la cinta métrica, mide la distancia que hay desde la Vía Láctea (galaxia de referencia) a las otras cinco galaxias (d¡). Anota tus mediciones en la tabla de datos. Expande el "universo", estirando la manguera hasta alcanzar 5m de longitud. Mide la distancia a la que ahora se encuentran las galaxias con respecto a la Vía Láctea (df). Anota tus mediciones. Considerando que la expansión del modelo del universo tuvo lugar en un segundo, calcula la velocidad de alejamiento de las galaxias con respecto a la Vía Láctea (vj. Anota tus cálculos. Haz una gráfica de la velocidad de alejamiento contra la distancia inicial. Coloca las gráficas obtenidas por cada equipo, superpuestas y a contra luz para comparar los resultados. OBSERVACIONES Y RESULTADOS 1. Calcula la velocidad de alejamiento en cm/s (VJ. 2. Tabula los datos del experimento. Galaxia Distancia (cm) Distancia final (cm) 1 2 3 4 5 6 Tiempo (s) Velocidad de alejamiento (cm/s) Constante (s 1 ) 3. Calcula la pendiente de la gráfica "velocidad de alejamiento contra la distancia inicial". ¡Has encontrado la constante de Hubble para tu modelo de Universo! 80
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