Doppler-Effekt
Doppler-Effekt bezeichnet die Veränderung der wahrgenommenen Frequenz einer Welle, wenn sich Quelle und Beobachter relativ zueinander bewegen. In der Astronomie wird dieser Effekt vor allem bei Licht- und Radiowellen genutzt, um die Radialgeschwindigkeit - also die Bewegungskomponente direkt auf den Beobachter zu oder von ihm weg - von Himmelsobjekten zu bestimmen.
Bewegt sich ein Objekt auf den Beobachter zu, werden die Lichtwellen gestaucht: Das Licht erscheint bläulicher (Blauverschiebung). Entfernt sich das Objekt, werden die Wellen gestreckt: Das Licht verschiebt sich in Richtung Rot (Rotverschiebung). Für Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit ist die Größe dieser Verschiebung direkt proportional zur Radialgeschwindigkeit.
Das Prinzip wurde 1842 vom österreichischen Physiker Christian Doppler beschrieben. In der Astronomie hat er weitreichende Anwendungen: Die Rotverschiebung weit entfernter Galaxien lieferte den entscheidenden Hinweis auf die Expansion des Universums - eine Entdeckung, die vor allem mit Edwin Hubble verbunden ist; streng genommen beruht diese kosmologische Rotverschiebung aber auf der Dehnung des Raums. Die Radialgeschwindigkeit von Sternen lässt sich mit modernen Spektrographen auf weniger als einen Meter pro Sekunde genau messen, was den Nachweis von Exoplaneten über die Radialgeschwindigkeitsmethode ermöglicht. Auch die Rotation von Galaxien und das Aufspüren von Doppelsternen beruhen auf dem Doppler-Effekt.
Die Näherungsformel für die Wellenlängenverschiebung lautet: Δλ/λ₀ = v/c, wobei v die Radialgeschwindigkeit und c die Lichtgeschwindigkeit (rund 299.792 km/s) ist.