När ett objekt rör sig bort från en observatör sträcks ljuset det avger till längre våglängder. För synligt ljus betyder det att färgen skiftar mot den röda änden av spektrumet. Det är rödförskjutning. Det är samma effekt som Dopplerförskjutningen man hör när en ambulans passerar och dess siren sjunker i tonhöjd.

Rödförskjutningen är nyckeln till att mäta universum. På 1920-talet mätte Edwin Hubble rödförskjutningarna hos avlägsna galaxer och fann att ju längre bort en galax är, desto större är dess rödförskjutning. Detta förhållande, Hubbles lag, är det primära beviset för att universum expanderar. Rödförskjutningen orsakas inte av galaxer som rör sig genom rymden. Den orsakas av att rymden själv sträcker sig när ljuset färdas genom det.

Rödförskjutning används också för att studera det tidiga universum. Den kosmiska mikrovågsbakgrunden har en rödförskjutning på cirka 1 100, vilket innebär att dess ljus har sträckts ut med en faktor 1 100 sedan det emitterades. De mest avlägsna galaxerna har rödförskjutningar större än 13, vilket innebär att vi ser dem som de var när universum bara var några hundra miljoner år gammalt.

Rödförskjutning är inte den enda typen av förskjutning. Gravitationell rödförskjutning inträffar när ljus undslipper ett starkt gravitationsfält, förlorar energi och sträcker sig. Det bekräftades av Pound-Rebka-experimentet 1959 och är en viktig förutsägelse inom den allmänna relativitetsteorin.