L’effetto Doppler spiegato

La luce che proviene da stelle, nebulose e galassie nasconde al suo interno un tesoro di informazioni, senza le quali non avremmo potuto studiarle da vicino. Analizziamo l’effetto Doppler

La luce che proviene da stelle, nebulose e galassie nasconde al suo interno un tesoro di informazioni, senza le quali non avremmo potuto studiarle da vicino. L’invenzione dello spettroscopio, e la conseguente nascita della spettroscopia nell’800, hanno spalancato le porte alla moderna astrofisica. La luce, dicevamo, contiene tantissime informazioni che devono essere decodificate e una di queste riguarda il movimento nello spazio dell’oggetto che stiamo osservando. Le onde di luce, infatti, subiscono uno spostamento verso il rosso o verso il blu a seconda che la sorgente si stia allontanando da noi o avvicinando a noi, rispettivamente. Il fenomeno è comunemente noto come “effetto Doppler”.

Ognuno di noi può sperimentare questo effetto con le onde sonore: il classico esempio è il suono della sirena dell’ambulanza che ci sfreccia davanti e, mentre si avvicina, il suono che percepiamo è più acuto del suono dell’ambulanza ferma (frequenze più alte = sorgente in avvicinamento = blueshift) mentre quando la sorgente si allontana il suono appare più grave e cupo (frequenze più basse = sorgente in allontanamento = redshift).

La foto

L’immagine qui sopra rappresenta l’effetto Doppler come se potessimo osservarlo con gli occhi: l’automobile in avvicinamento al signore fermo sul marciapiede appare di un colore più blu e la sua lunghezza è minore della lunghezza dell’auto ferma (è più compressa, schiacciata), proprio perché la frequenza delle onde aumenta e dunque la lunghezza d’onda si accorcia, spostando il colore verso la parte blu a più alta energia dello spettro visibile. Al contrario, l’auto in allontanamento appare più rossa e più lunga poiché le frequenze diminuiscono (e la lunghezza d’onda aumenta, spostando il colore dell’auto verso la parte rossa e a minor energia dello spettro visibile).
Edwin Hubble utilizzò questo effetto per studiare il redshift di alcune galassie e da qui ne ricavò la relazione che lega la distanza delle galassie con la loro velocità di recessione, scoprendo così l’espansione dell’Universo.

NB: ci sono diversi tipi di spostamento verso il rosso (e di conseguenza, verso il blu): redshift da Effetto doppler, redshift da espansione cosmica, redshift gravitazionale: l’effetto è sempre lo stesso (spostamento delle frequenze) ma la causa è differente e specifica per ogni caso… e ne parleremo in un’altra occasione; qui abbiamo trattato il solo redshift da effetto Doppler.

L’autore di questo bellissimo articolo è il nostro Marco Bastoni. Potete approfondire nella seguente live:

Credit immagine di copertina NASA’s Imagine the Universe