Imagina que una galaxia lejana aparece roja en una fotografía. ¿Basta para anunciar que el Universo se expande? Todavía no. El color también depende de sus estrellas, del polvo y de cómo se produjo la imagen. Los astrónomos necesitan un patrón mucho más preciso en la luz y una segunda medición independiente.
A grandes escalas, las galaxias con mayor distancia determinada de forma independiente presentan, en promedio, un mayor corrimiento al rojo de sus líneas espectrales. Esta relación se describe mediante la expansión del Universo; el alargamiento de la duración observada de los destellos de supernovas aporta otra comprobación. Veamos cómo dos mediciones llevan a esa conclusión.
Reconocer líneas en lugar de pintura roja
Un espectro es la luz separada según su longitud de onda. Contiene líneas oscuras o brillantes asociadas a transiciones atómicas. Sus longitudes de onda de laboratorio son conocidas. Un conjunto de líneas permite reconocer al emisor aunque todas estén desplazadas.
Si las líneas identificadas aparecen en longitudes de onda mayores, tenemos un corrimiento al rojo. El nombre también se aplica cuando la luz queda fuera del intervalo visible. Los astrónomos comparan la posición de las líneas con una referencia; no necesitan esperar a que la galaxia se desplace perceptiblemente por el cielo. NASA/STScI lo explica mediante la espectroscopia de galaxias.
El desplazamiento por sí solo no identifica su causa. El movimiento relativo también cambia la longitud de onda y distintas condiciones gravitatorias afectan a la frecuencia de la luz. Para comprobar una relación cósmica necesitamos una segunda columna de datos: la distancia.
La distancia necesita una comprobación independiente
Imagina que un investigador obtiene primero la distancia a partir del corrimiento suponiendo la expansión y después usa esos mismos números para demostrar una relación entre corrimiento y distancia. Ha regresado a su propia suposición. Para comprobarla hacen falta distancias calibradas de otra manera.
Por ejemplo, el período de variación del brillo de una cefeida ayuda a estimar su luminosidad intrínseca. Al compararla con el flujo observado se obtiene la distancia, después de calibraciones y correcciones. A escalas mayores se emplean otros indicadores relacionados, entre ellos las supernovas de tipo Ia. El artículo sobre la escalera de distancias cósmicas explica esas conexiones.
Al comparar estas distancias con los desplazamientos espectrales apareció una tendencia general: más lejos significa, en promedio, mayor corrimiento. El artículo original de Hubble de 1929 muestra la relación, la dispersión y una discusión de los movimientos peculiares de las galaxias. Su calibración histórica de distancias se revisó después; la pendiente numérica de aquella gráfica no proporciona el ritmo actual de expansión.
La relación para corrimientos pequeños se llama ley de Hubble–Lemaître. En una aproximación sencilla, la contribución de la expansión al alejamiento es proporcional a la distancia. Examinemos la aritmética de esa proporción, separándola explícitamente de las mediciones reales.
Una ley, tres distancias hipotéticas
Modelo didáctico: H₀ = 70 km/s por Mpc
Galaxia hipotética A
- Distancia
- 20 Mpc
- Contribución de la expansión al alejamiento
- 1400 km/s
Galaxia hipotética B
- Distancia
- 40 Mpc
- Contribución de la expansión al alejamiento
- 2800 km/s
Galaxia hipotética C
- Distancia
- 60 Mpc
- Contribución de la expansión al alejamiento
- 4200 km/s
El doble de distancia → el doble de contribución de la expansión.
¿Qué significa expandirse en el modelo físico?
En un modelo cosmológico a gran escala, la distribución media de materia es aproximadamente homogénea. Las distancias entre objetos que siguen el flujo cósmico general cambian con el factor de escala. Este número describe cómo ha cambiado la escala espacial entre dos épocas.
Mientras la luz viaja entre esos objetos, su longitud de onda también aumenta según ese cambio de escala. Comparamos la onda emitida cerca de la fuente con la observada cerca del receptor. No hace falta un espacio exterior hacia el que deba inflarse el Universo. La relación matemática entre escala y corrimiento figura en la revisión cosmológica del Particle Data Group, secciones 22.1.1–22.1.2.
Nuestra galaxia tampoco necesita ocupar un centro especial. Si todas las grandes distancias aumentan por el mismo factor, otro observador que siga el flujo encontraría la misma tendencia general a su alrededor. Esto describe la escala cósmica media, en lugar del tamaño de cada objeto.
El alejamiento de galaxias distantes y la variación del ritmo de expansión con el tiempo son preguntas distintas. La pendiente de la relación actual entre distancia y alejamiento no mide por sí sola cómo evolucionó durante la historia cósmica.
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¿Qué se calcula con el corrimiento al rojo?
Llamemos λ_(em) a la longitud de onda emitida y λ_(obs) a la observada. El corrimiento adimensional es:
z = (λ_(obs) − λ_(em))/(λ_(em)).
Para una línea hipotética de 500 nm observada en 505 nm:
z = (505 − 500)/(500) = 0,01.
La longitud de onda ha aumentado un 1%. Para un corrimiento puramente cosmológico en un modelo homogéneo:
1 + z = (a_(obs))/(a_(em)).
a es el factor de escala; los subíndices señalan las épocas de observación y emisión. Hay que considerar por separado los movimientos peculiares y los desplazamientos gravitatorios adicionales. Para z pequeño y con una corrección adecuada del movimiento peculiar:
cz ≈ H_(0)d.
c es la velocidad de la luz, d la distancia en esta aproximación de pequeño corrimiento y H_(0) el parámetro actual de expansión. Elijamos un valor hipotético H_(0) = 70 km/s por megapársec; un megapársec equivale a un millón de pársecs. Para z = 0,01 obtenemos cz ≈ 2998 km/s y d ≈ 42,8 Mpc. Es un ejemplo de uso de la ley después de comprobarla, no una demostración independiente de esa misma ley.
Para z grande, llamar sin reservas velocidad a cz e introducirla en la misma fórmula sencilla carece de justificación: se necesita la relación cosmológica entre el corrimiento y la definición de distancia elegida.
Comprobar también la duración de un suceso
La expansión predice otro efecto comprobable. Si las señales sucesivas llegan con intervalos más largos, la evolución observada del brillo de una supernova distante debe durar más según su corrimiento. Para una misma duración en el sistema de la fuente, el factor es 1 + z: unos 20 días hipotéticos con z = 1 se observarían como 40 días.
Las supernovas no son cronómetros idénticos. Hay que considerar su diversidad intrínseca y comparar intervalos espectrales correspondientes en el sistema de la fuente. Un análisis del Dark Energy Survey de 2024 comprobó la dependencia temporal con 1504 supernovas de tipo Ia, tras seleccionar datos de calidad; el resultado concuerda con el alargamiento esperado 1 + z.
Una explicación debe dar cuenta tanto del cambio de longitud de onda como del desarrollo de los sucesos. La idea sencilla de que el fotón solo pierde energía durante el viaje, sin modificar los intervalos temporales, no supera esta prueba. Es otro apoyo a la interpretación física del corrimiento, no otro cálculo de distancia con el mismo número.
Una galaxia individual puede acercarse
Cada galaxia participa también en movimientos gravitatorios locales. En nuestro entorno cercano pueden superar la pequeña contribución de la expansión general. Por eso se esperan corrimientos negativos individuales y dispersión alrededor de la relación media. Es importante comparar una muestra suficiente y considerar el movimiento del observador, las incertidumbres y los flujos de materia.
Comprueba tu razonamiento: ¿una galaxia cercana con corrimiento al azul refutaría toda la tendencia? No: podría tener suficiente movimiento peculiar hacia nosotros. En cambio, que faltase la relación general en una muestra grande y bien calibrada sí plantearía un problema importante a esta descripción.
Los sistemas ligados tampoco se limitan a cambiar de escala con el flujo cósmico: su dinámica interna mantiene unidas las órbitas planetarias y las galaxias. La tendencia general al alejamiento no significa, por tanto, que la Tierra o una regla crezcan cada día en esa misma proporción. Las preguntas cosmológicas del astrónomo Ned Wright explican este límite por separado.
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¿Por qué distintos análisis obtienen distintos H₀?
Detectar la expansión y establecer su ritmo actual exacto son tareas de distinta dificultad. Como orientación, consideremos dos análisis concretos comprobados a fecha de 30 de octubre de 2026.
La H₀ Distance Network, publicada en 2026, obtuvo 73,50 ± 0,81 km/s por Mpc a partir de una red de indicadores locales de distancia, incluyendo incertidumbres compartidas y correlaciones de calibración. El análisis Planck 2018, publicado en 2020, dedujo 67,4 ± 0,5 km/s por Mpc del fondo cósmico de microondas suponiendo el modelo estándar ΛCDM espacialmente plano de seis parámetros.
La segunda vía utiliza un modelo para conectar el Universo temprano con el presente; no mide directamente el alejamiento actual de las galaxias. El desacuerdo entre estas determinaciones se denomina tensión de Hubble. Estas dos cifras no abarcan todos los métodos ni demuestran por sí solas una nueva física concreta. Hacen falta más comprobaciones de los efectos sistemáticos, las calibraciones y las suposiciones del modelo.
En la figura didáctica conservamos deliberadamente el número redondo 70. Hace transparente la proporción sin presentar un resultado real como la respuesta definitiva.
La conclusión se apoya en la concordancia entre pruebas
Las líneas espectrales proporcionan el corrimiento; los indicadores calibrados por separado, la distancia. Su relación sistemática y la evolución temporal de las supernovas lejanas concuerdan con la expansión del Universo. Los movimientos peculiares explican por qué una galaxia concreta puede apartarse de la tendencia media.
La expansión por sí sola no establece todos los detalles del comienzo, la composición o el futuro del Universo. Un pasado caliente requiere pruebas adicionales. Para examinar mejor el paso más vulnerable de esta explicación, vuelve a la medición independiente de distancias cósmicas: sin ella, es fácil confundir dos columnas de observaciones con una sola suposición.