Rotverschiebung

Die Rotverschiebung ist eine astronomisch beobachtbare Verschiebung der Spektrallinien sehr weit entfernter, leuchtender Objekte in Richtung größerer Wellenlängen. Das Licht von Galaxien ist in den allermeisten Fällen davon betroffen, bereits unter den nächstgelegenen 1000 sind es etwa 75 Prozent. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto stärker ist die Rotverschiebung. Nur wenige relativ nahe Galaxien zeigen aufgrund zusätzlicher „eigener“ Bewegung relativ zur Erde auf uns zu die gegenteilige Blauverschiebung; ein Beispiel dafür ist der Andromedanebel.

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1 Forschungsgeschichte

Das Diagramm zeigt die Beziehungen zwischen Entfernung y und Rotverschiebung x. Die rote Linie ist eine Näherung, die für große Werte nicht mehr gilt.

Vesto Slipher führte ab 1912 spektroskopische Beobachtungen von Galaxien durch und beobachtete Spektrallinienverschiebungen. Er erkannte bald, dass die meisten der von ihm beobachteten Galaxien eine Rotverschiebung aufwiesen.^[1] Zunächst wurde dieser Effekt mit dem Dopplereffekt verglichen. 1929 entdeckte Edwin Hubble den Zusammenhang von Rotverschiebung und Entfernung der Galaxien und führte ihn auf eine Expansion des Universums zurück. Gemäß der Hubble-Konstante kann man die Entfernungen durch Messung der Rotverschiebung abschätzen. Der Effekt wird auch in der Radioastronomie benutzt.

2 Zum Verständnis

Die beobachtete Verschiebung scheint zunächst dem Relativitätsprinzip zu widersprechen, da die Lichtgeschwindigkeit als konstant gilt. Tatsächlich hat die Rotverschiebung nichts mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun, sondern mit den Eigenschaften des Lichts als elektromagnetische Welle. Die Spektrallinien sind bei Sternen charakteristisch und zeigen die chemische Zusammensetzung an. So lässt sich der Wasserstoff, das häufigste chemische Element im Universum, im sichtbaren Lichtspektrum erkennen. Bei der Rotverschiebung ist auch dieses Spektrum verschoben und kann daher verhältnismäßig genau gemessen werden.

Eine Eigenbewegung des Sterns kann eine zusätzliche Wellenlängenverschiebung der Spektrallinien bewirken, was dem Dopplereffekt entspricht. Insofern können sich beide Wirkungen überlagern.