Когда объект удаляется от наблюдателя, излучаемый им свет растягивается в сторону более длинных волн. Для видимого света это означает смещение цвета в сторону красного конца спектра. Это красное смещение. Это тот же эффект, что и доплеровский сдвиг, который вы слышите, когда мимо проезжает машина скорой помощи и её сирена понижает тон.

Красное смещение — ключ к измерению Вселенной. В 1920-х годах Эдвин Хаббл измерил красное смещение далёких галактик и обнаружил, что чем дальше находится галактика, тем больше её красное смещение. Эта зависимость, закон Хаббла, является основным доказательством расширения Вселенной. Красное смещение вызвано не движением галактик в пространстве, а растяжением самого пространства по мере прохождения света через него.

Красное смещение также используется для изучения ранней Вселенной. Космическое микроволновое фоновое излучение имеет красное смещение около 1100, что означает, что его свет был растянут в 1100 раз с момента его излучения. Самые далекие галактики имеют красное смещение более 13, что означает, что мы видим их такими, какими они были, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.

Красное смещение — не единственный вид смещения. Гравитационное красное смещение происходит, когда свет покидает сильное гравитационное поле, теряя энергию и растягиваясь. Оно было подтверждено экспериментом Паунда-Ребки в 1959 году и является ключевым предсказанием общей теории относительности.