Un redshift è uno spostamento della frequenza di un’onda elettromagnetica causata dal movimento di un oggetto. La luce degli oggetti che si allontanano da un osservatore ha le loro onde luminose spostate verso la parte rossa dello spettro. Il redshift è comunemente osservato in astronomia, in particolare nell’osservazione di oggetti molto distanti. L’effetto non è limitato alla radiazione elettromagnetica nel campo visibile, sebbene il termine abbia preso piede perché alcuni oggetti astronomici che si allontanavano apparivano rossi.
Redshift è il risultato dell’effetto Doppler. L’effetto Doppler si applica alle onde sonore e alle onde elettromagnetiche ed è spesso sperimentato quotidianamente dagli esseri umani. Il clacson di un treno in avvicinamento ha un tono più alto rispetto a quando il treno si sta allontanando, anche se il clacson stesso produce un suono di altezza costante. Questo perché il suono viaggia a una velocità uniforme in un dato mezzo: è la frequenza dell’onda sonora che cambia in base al movimento del treno. Un effetto simile si verifica con la luce, con una luce a frequenza più bassa risultante da una sorgente che si allontana nello spazio.
All’interno dello spettro visibile della luce, le onde luminose a bassa frequenza vengono percepite dagli esseri umani come rosse. Le onde luminose ad alta frequenza sono viste come blu. Pertanto, uno spostamento verso il rosso risulterà dalla luce la cui sorgente si sta allontanando da un osservatore. Una galassia, ad esempio, che si sta allontanando dalla Terra ad alta velocità può apparire di colore rosso. Allo stesso modo, una galassia in avvicinamento potrebbe sembrare blu se la sua velocità fosse entro un certo intervallo.
Sebbene il termine redshift implichi un cambiamento di colore, l’effetto Doppler si applica all’intero spettro elettromagnetico. Tutta la radiazione, di cui la luce visibile è un tipo, viene spostata in base alla velocità relativa della sorgente di radiazione. Un oggetto astronomico che si sta allontanando con una velocità sufficiente può “spostarsi verso il rosso” dall’intero spettro visibile, anche oltre il rosso. La radiazione risultante ricevuta da un osservatore sarebbe nella gamma della radiazione infrarossa, invisibile ad occhio nudo. Pertanto, gli astronomi usano il termine redshift per indicare qualsiasi spostamento della radiazione verso frequenze più basse.
Negli anni ‘1920, l’astronomo americano Edwin Hubble e altri osservarono che la maggior parte delle galassie sembrava essere spostata verso il rosso, con la quantità di spostamento verso il rosso proporzionale alle loro distanze dalla Terra. Più le galassie erano lontane, più velocemente sembravano allontanarsi dalla Terra. Questa tendenza è chiamata legge di Hubble e ha fornito alcune delle prime prove a sostegno di un modello di universo in espansione originato da un Big Bang. In un’esplosione, le particelle di velocità variabile aumentano tutte le loro distanze da tutte le altre particelle. Lo stesso vale in un universo “in esplosione”: tutte le galassie sembrerebbero allontanarsi da qualsiasi osservatore.