Wanneer een object zich van een waarnemer verwijdert, wordt het licht dat het uitzendt uitgerekt naar langere golflengten. Voor zichtbaar licht betekent dit dat de kleur verschuift naar het rode uiteinde van het spectrum. Dit noemen we roodverschuiving. Het is hetzelfde effect als de dopplerverschuiving die je hoort wanneer een ambulance voorbijrijdt en de toonhoogte van de sirene daalt.

Roodverschuiving is de sleutel tot het meten van het universum. In de jaren twintig van de vorige eeuw mat Edwin Hubble de roodverschuiving van verre sterrenstelsels en ontdekte dat hoe verder een sterrenstelsel zich bevindt, hoe groter de roodverschuiving. Deze relatie, de wet van Hubble, is het belangrijkste bewijs dat het universum uitdijt. De roodverschuiving wordt niet veroorzaakt door sterrenstelsels die door de ruimte bewegen, maar door de ruimte zelf die uitzet wanneer licht erdoorheen reist.

Roodverschuiving wordt ook gebruikt om het vroege heelal te bestuderen. De kosmische microgolfachtergrond heeft een roodverschuiving van ongeveer 1100, wat betekent dat het licht ervan met een factor 1100 is uitgerekt sinds het werd uitgezonden. De meest verre sterrenstelsels hebben een roodverschuiving groter dan 13, wat betekent dat we ze zien zoals ze waren toen het heelal slechts een paar honderd miljoen jaar oud was.

Roodverschuiving is niet de enige vorm van verschuiving. Gravitationele roodverschuiving treedt op wanneer licht ontsnapt aan een sterk zwaartekrachtveld, energie verliest en wordt uitgerekt. Dit werd bevestigd door het Pound-Rebka-experiment in 1959 en is een belangrijke voorspelling van de algemene relativiteitstheorie.