Rotverschiebung

Die Rotverschiebung (englisch: redshift) beschreibt das Phänomen, dass Licht zu längeren Wellenlängen hin verschoben wird, wenn sich die Quelle vom Beobachter entfernt. Der Name kommt daher, dass Rot am langwelligen Ende des sichtbaren Spektrums liegt. Das Gegenstück ist die Blauverschiebung bei sich nähernden Quellen.

Es gibt drei Arten der Rotverschiebung. Die Doppler-Rotverschiebung entsteht durch die Relativbewegung von Quelle und Beobachter, analog zum akustischen Doppler-Effekt. Die kosmologische Rotverschiebung resultiert aus der Expansion des Universums: Das Licht wird nicht verschoben, weil sich die Galaxie bewegt, sondern weil der Raum selbst sich ausdehnt und die Lichtwellen dabei gestreckt werden. Die gravitative Rotverschiebung (Einstein-Verschiebung) tritt auf, wenn Licht ein starkes Gravitationsfeld verlässt und dabei Energie verliert.

Edwin Hubble entdeckte 1929, dass fast alle Galaxien von uns wegstreben, und zwar umso schneller, je weiter sie entfernt sind. Diese Beobachtung, heute als Hubble-Gesetz bekannt, war der Schlüsselbeweis für die Expansion des Universums. Der Rotverschiebungsparameter z gibt an, um welchen Faktor die Wellenlänge gestreckt wurde. Die am weitesten entfernten Galaxien, die das James Webb Space Telescope beobachtet hat, haben Rotverschiebungen von z > 13, was bedeutet, dass wir sie in einem Zustand sehen, als das Universum weniger als 400 Millionen Jahre alt war.

Die Rotverschiebung ist das zentrale Werkzeug der beobachtenden Kosmologie. In der Science-Fiction wird sie gelegentlich als visueller Effekt bei relativistischen Geschwindigkeiten dargestellt, etwa in Alastair Reynolds' Offenbarungsraum, wo Raumschiffe nahe der Lichtgeschwindigkeit fliegen und das Sternenlicht sich merklich verschiebt.