Calculadora de Desvio para o Vermelho Cosmológico

O desvio para o vermelho cosmológico costuma ser descrito como um efeito Doppler, mas é mais sutil. Uma galáxia não se move através do espaço — é o espaço entre ela e nós que se estica. O comprimento de onda do fóton cresce proporcionalmente ao fator de escala a(t) enquanto o fóton viaja. Em z baixo, a distinção é acadêmica (ambos dão v ≈ H₀d), mas em z > 1 a velocidade de recessão ultrapassa c — impossível para um movimento comum, mas consistente com um espaço em expansão. O limite de velocidade da relatividade especial se aplica ao movimento através do espaço-tempo, não à expansão do próprio espaço-tempo. Isso também significa que existe um horizonte de partículas: galáxias além de ~46 bilhões de anos-luz estão se afastando hoje mais rápido que c e permanecem para sempre fora do nosso alcance observacional, mesmo que ainda possamos ver a luz antiga que emitiram quando o universo era menor.

A luz de uma galáxia distante chega com seus comprimentos de onda esticados para o vermelho. Divida o comprimento de onda observado pelo emitido, subtraia 1 e você tem z. Quanto maior o z, mais tempo a luz viajou — então z é ao mesmo tempo o relógio e a régua do cosmos. Em z = 1, a luz deixou sua galáxia há cerca de 8 bilhões de anos, quando o universo tinha metade do tamanho atual (fator de escala a = 1/(1+z) = 0.5).

A expansão estica cada comprimento de onda por um fator (1+z) — mas estica a duração dos eventos pelo mesmo fator. Uma supernova do tipo Ia em z = 1 é observada brilhando e desvanecendo ao longo do dobro de dias que uma idêntica próxima. Foi exatamente esse esticamento que se mediu, descartando a velha ideia da 'luz cansada': só uma expansão real atrasa o relógio além de avermelhar a luz.