Rotverschiebung

Rotverschiebung bezeichnet die Verschiebung von Spektrallinien eines Himmelsobjekts zu längeren, rötlicheren Wellenlängen hin und ist eines der wichtigsten Werkzeuge der modernen Kosmologie.

Sie kann durch drei verschiedene Ursachen entstehen. Die Doppler-Rotverschiebung tritt auf, wenn sich ein Objekt von uns entfernt: Die ausgesendeten Lichtwellen werden gestreckt, was die Spektrallinien zu größeren Wellenlängen verschiebt. Die kosmologische Rotverschiebung entsteht dadurch, dass sich der Raum zwischen Galaxien ausdehnt - das Licht einer fernen Galaxie wird auf dem Weg zu uns gestreckt, weil der Raum selbst expandiert. Die Gravitationsrotverschiebung schließlich entsteht, wenn Licht aus einem starken Gravitationsfeld entweicht; es verliert dabei Energie und wird ebenfalls röter.

Der Rotverschiebungsparameter z gibt an, um welchen Faktor die Wellenlänge gestreckt wurde: z = (λ_beobachtet - λ_emittiert) / λ_emittiert. Eine Galaxie mit z = 1 hat ihr Licht ausgesandt, als das Universum knapp sechs Milliarden Jahre und damit weniger als halb so alt war wie heute. Die am weitesten entfernten bekannten Galaxien zeigen Rotverschiebungen über z = 14 (Rekord: MoM-z14 mit z = 14,44, Stand 2025).

Edwin Hubble stellte 1929, nach Vorarbeiten von Georges Lemaître (1927), fest, dass die Rotverschiebung von Galaxien proportional zu ihrer Entfernung zunimmt - ein Befund, der heute Hubble-Lemaître-Gesetz heißt und als direkter Beleg für die Expansion des Universums gilt.