Vizualizare sursă pentru „Deplasare spre roșu”

[[Fișier:Redshift.svg|thumb|200px|[[Linie spectrală|Liniile de absorbţie]] din [[Spectru vizibil|spectrul optic]] al unui supercluster de galaxii îndepărtate (dreapta), prin comparație cu liniile de absorbție din spectrul optic al Soarelui (stânga). Săgețile indică deplasarea spre roșu. Lungimea de undă crește în sus, spre roșu și dincolo de acesta (frecvența scade).]]
[[Fișier:Redshift blueshift.svg|thumb|200px|Deplasarea spre roşu şi deplasarea spre albastru]]

În [[fizică]] și [[astronomie]], '''deplasarea spre roșu''' are loc când [[Lungime de undă|lungimea de undă]] a [[Radiație electromagnetică|radiației electromagnetice]] - de regulă [[lumină vizibilă|lumina vizibilă]] - emise sau reflectate de un obiect este deplasată spre domeniul de energie mică (roșu) al [[Spectru electromagnetic|spectrului electromagnetic]] din cauza [[Efectul Doppler|efectului Doppler]] sau a altor efecte gravitaționale. În general, deplasarea spre roșu se definește ca fiind o ''creștere'' a [[Lungime de undă|lungimii de undă]] a radiației electromagnetice receptată de un detector în comparație cu lungimea de undă [[Emisie (radiație electromagnetică)|emisă]] de sursă. Această creștere a lungimii de undă corespunde unei scăderi a [[Frecvență|frecvenței]] radiației electromagnetice.

Orice creștere a lungimii de undă se numește „deplasare spre roșu”, chiar dacă are loc în spectrul invizibil al radiațiilor electromagnetice, cum ar fi [[Radiație gamma|radiații gamma]], [[Radiație X|radiații X]] și [[ultraviolet]]e. Această denumire poate fi derutantă deoarece, pentru lungimi de undă mai mari decât ale luminii roșii (de exemplu, [[infraroșu|infraroșii]], [[microunde]] și [[unde radio]]), deplasarea spre roșu duce radiația în direcția opusă față de lumina roșie.

O deplasare spre roșu observată și datorată efectului Doppler are loc atunci când sursa de lumină se îndepărtează de observator, analog deplasării Doppler care modifică frecvența percepută a [[Sunet|undelor sonore]] emise de sursele ce se îndepărtează de observator. Deși observarea acestor deplasări spre roșu are multe aplicații terestre (de exemplu, [[Radar Doppler|radarul Doppler]] și [[Radar auto|radarele auto]]),<ref>Vezi Feynman, Leighton și Sands (1989) sau orice alt manual de fizică de liceu sau de primii ani de facultate. Vezi Taylor (1992) pentru o discuție relativistă.</ref> deplasările Doppler spre roșu sunt utilizate în special în [[Spectroscopie astronomică|astrofizica spectroscopică]] pentru a determina mișcarea relativă față de Pământ a obiectelor astronomice îndepărtate.<ref name=basicastronomy>Vezi Binney și Merrifeld (1998), Carroll și Ostlie (1996), Kutner (2003) pentru aplicații în astronomie.</ref>

O formulă a deplasării spre roșu [[Teoria relativității restrânse|relativistă]] (și aproximarea sa [[Fizică clasică|newtoniană]]) se utilizează atunci când [[Spațiu-timp|spațiul-timp]] este [[izotropie|izotrop]]. Atunci când devin importante [[gravitație|efectele gravitaționale]], deplasarea spre roșu trebuie calculată folosind [[teoria relativității generale]]<ref>N.I. Ionescu- Pallas, Relativitate generala și cosmologie, București,Editura științifică și enciclopedică, 1980</ref>. Două formule importante pentru cazuri speciale sunt așa-numita formulă a deplasării spre roșu gravitaționale, care se aplică oricărui câmp gravitațional staționar (adică invariant în timp), și formula deplasării spre roșu cosmologice care se aplică universului în [[expansiune]] din cosmologia [[Big Bang]].<ref>Vezi Misner, Thorne și Wheeler (1973) și Weinberg (1971) sau orice manual de cosmologie fizică</ref>

Deplasările spre roșu relativiste, gravitaționale și cosmologice pot fi înțelese din perspectiva [[Sistem de referință|legilor transformării sistemelor de referință]]. Există și alte procese fizice ce pot conduce la modificarea frecvenței radiației electromagnetice și care nu sunt în general denumite „deplasări spre roșu”, printre care [[împrăștierea radiațiilor]] și [[Efecte optice|efectele optice]] cum sunt [[Refracția luminii|refracția]] și [[Aberație cromatică|aberația cromatică]].

== Istorie ==

Istoria subiectului a început cu dezvoltarea în secolul al XIX-lea a mecanicii undelor și cu explorarea diverselor fenomene asociate cu [[efectul Doppler]]. Acest efect poartă numele lui [[Christian Andreas Doppler]], care a oferit prima explicație fizică cunoscută a fenomenului în 1842.<ref>Doppler, Christian, (1846), ''Prag, Druck von G. Haase sohne''</ref> Ipoteza a fost verificată și confirmată pentru [[Sunet|undele sonore]] de către omul de știință olandez [[C.H.D. Buys Ballot|Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot]] în 1845.<ref>Dev Maulik, "[http://books.google.com/books?id=HedeGJms0n4C&vid=ISBN3540230882&dq=%22Buys+Ballot%22&pg=PA3&lpg=PA3&sig=1Y0ETpNemutmPYNF8KbWSbLrF7E&q=%22Ballot%22 Doppler Sonography: A Brief History]" în ''[http://www.springer.com/west/home/medicine/gynecology?SGWID=4-10066-22-46625046-0 Doppler Ultrasound in Obstetrics And Gynecology]'' (2005) de Dev (EDT) Maulik, Ivica Zalud</ref> Doppler a prezis corect că fenomenul trebuie să se aplice tuturor [[undă|undelor]], și în particular a sugerat că variația [[Culoare|culorilor]] [[Stea|stelelor]] ar putea fi atribuită mișcării lor în raport cu Pământul.<ref>{{MacTutor Biography|id=Doppler}}</ref> Deși această presupunere s-a dovedit incorectă (culorile stelelor sunt dependente de [[Temperatură de culoare|temperatura]] de la suprafața acestora, și nu de mișcarea lor), s-a dovedit ulterior că există și un astfel de efect.

Prima deplasare spre roșu Doppler a fost descrisă în 1848 de fizicianul francez [[Hippolyte Fizeau|Armand-Hippolyte-Louis Fizeau]], care a arătat că deplasarea [[Linie spectrală|liniilor spectrale]] observabilă la stele se datorează efectului Doppler. În 1868, astronomul britanic [[William Huggins]] a fost primul care a calculat prin această metodă viteza cu care o stea se îndepărtează de Pământ.<ref name=Huggins>William Huggins, "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1868RSPT..158..529H&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=42ca922c9c03088 Further Observations on the Spectra of Some of the Stars and Nebulae, with an Attempt to Determine Therefrom Whether These Bodies are Moving towards or from the Earth], Also Observations on the Spectra of the Sun and of Comet II." (1868) ''Philosophical Transactions of the Royal Society of London'', Volumul 158, pp. 529–564</ref>

În 1871, a fost confirmată deplasarea optică spre roșu când fenomenul a fost observat la [[liniile Fraunhofer]] pentru rotația solară, constatându-se deplasarea spre roșu ale acestora cu aproximativ {{dim|0.1|Å}}.<ref>Reber, G., "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1995Ap%26SS.227...93R&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=4521318e0222293 Intergalactic Plasma]"(1995) Astrophysics and Space Science, v. 227, p. 93–96.</ref> În 1901 [[Aristarh Apolonovici Belopolski|Aristarh Belopolski]] a verificat deplasarea optică spre roșu în laborator cu ajutorul unui sistem de oglinzi rotative.<ref>Bélopolsky, A., "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1901ApJ....13...15B&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=4521318e0220955 On an Apparatus for the Laboratory Demonstration of the Doppler-Fizeau Principle]" (1901) Astrophysical Journal, vol. 13, p.15</ref>

Prima apariție a termenului „deplasare spre roșu” a fost în 1908, când astronomul american [[Walter S. Adams]] menționa „Două metode de cercetare a acelei naturi a deplasării spre roșu nebulare”.<ref>Adams, Walter S., "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1908CMWCI..22....1A No. 22. Preliminary catalogue of lines affected in sun-spots]" (1908) ''Contributions from the Mount Wilson Observatory'' / Carnegie Institution of Washington, vol. 22, pp.1–21</ref>

Începând cu observațiile din 1912, [[Vesto Slipher]] a descoperit că majoritatea [[Nebuloasă spirală|nebuloaselor spirale]] prezentau deplasări spre roșu considerabile.<ref>Slipher prezintă pentru prima oară măsurătorile sale în volumul inaugural al Buletinului Observatorului Lowell, pp.2.56-2.57 [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1913LowOB...1b..56S&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=448f04e38822894]. În articolul său intitulat ''The radial velocity of the Andromeda Nebula'', el afirmă că a făcut prima măsurătoare Doppler la 17 septembrie 1912. Slipher scria: „Mărimea acestei viteze, care este cea mai mare observată până acum, ridică întrebarea dacă deplasarea aceasta nu este cauzată de altceva, dar eu cred că deocamdată nu avem alte interpretări pentru ea.” După trei ani, în revista ''Popular Astronomy'', Vol. 23, p. 21–24 [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1915PA.....23...21S&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=448f04e38822894], Slipher a scris un articol intitulat ''Spectrographic Observations of Nebulae'' (''Observații spectrografice asupra nebuloaselor''). El afirma acolo: „Descoperirea anterioară a faptului că marea spirală Andromeda are o viteză excepțională - 300 km(/s) a arătat metodele disponibile atunci, capabile de a cerceta nu doar spectrele spiralelor, ci și vitezele.” Slipher a prezentat vitezele a 15 nebuloase spirale de pe cer, toate în afară de trei având viteze „pozitive”.</ref> Ulterior, [[Edwin Hubble]] a descoperit o relație aproximativă între deplasarea spre roșu a unor astfel de „nebuloase” (despre care nu se știa încă faptul că sunt de fapt [[Galaxie|galaxii]]) și distanța până la ele cu formularea [[Legea lui Hubble|legii care îi poartă numele]].<ref>Hubble, Edwin, "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1929PNAS...15..168H&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=42ca922c9c30954 A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae]" (1929) ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]]'', Volume 15, Issue 3, pp. 168–173 ([http://www.pnas.org/cgi/reprint/15/3/168 Full article] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080630010328/http://www.pnas.org/cgi/reprint/15/3/168 |date=2008-06-30 }}, PDF)</ref> Aceste observații, coroborate cu lucrările lui [[Alexander Friedman]] din 1922 în care a calculat [[Ecuațiile lui Friedmann|celebrele sale ecuații]],<ref>Friedman, A: Über die Krümmung des Raumes, Z. Phys. 10 (1922), 377–386. (English translation in: Gen. Rel. Grav. 31 (1999), 1991–2000.)</ref> sunt astăzi considerate dovezi puternice ale [[Expansiunea universului|expansiunii universului]] și ale teoriei [[Big Bang]].<ref name=Eddington>Aceasta a fost recunoscută de la început de fizicieni și astronomi care efectuau cercetări în domeniul cosmologiei în anii 1930. Prima publicație pentru publicul larg în care s-a descris această corespondență în detaliu a fost cartea lui [[Sir Arthur Eddington]] ''The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900–1931'', publicată la Press Syndicate of the University of Cambridge în 1933.</ref>

== Măsurare și interpretare ==
Spectrul luminii care provine dintr-o singură sursă se poate măsura. Pentru a determina deplasarea spre roșu, se identifică în spectru caracteristici cum ar fi [[Linie spectrală|liniile spectrale]], linii de emisie, sau de absorbție sau alte variații remarcabile ale [[Intensitatea luminii|intensității luminii]]. Dacă acestea sunt găsite, ele se pot compara cu caracteristicile similare din spectrul de emisie sau absorbție ai diferiților compuși chimici detectabili și măsurabili în experimente de laborator. Un [[element chimic|element atomic]] foarte frecvent întâlnit în spațiu este [[hidrogen]]ul. Spectrul luminii inițial lipsită de caracteristici și trecută prin hidrogen prezintă un [[Spectrul hidrogenului|spectru specific acestui element]] cu caracteristici la intervale regulate. Dacă observația se limitează la liniile de absorbție, rezultatul ar fi similar cu ilustrația din dreapta-sus. Dacă se observă aceeași structură de intervale dintre liniile spectrale dar cu un decalaj constant al lungimilor de undă într-un spectru observat la o sursă îndepărtată, atunci acel spectru se poate identifica tot cu al hidrogenului. Dacă se identifică aceeași linie spectrală în ambele spectre dar la lungimi de undă diferite, atunci se poate calcula deplasarea spre roșu cu formulele din tabelul de mai jos. Determinarea deplasării spre roșu a unui obiect în acest fel necesită o gamă de frecvențe sau de lungimi de undă. Pentru a calcula deplasarea spre roșu pentru un spectru fără caracteristici identificabili, trebuie să se cunoască lungimea de undă a luminii emise în sistemul de referință în care sursa este în repaus, cu alte cuvinte, lungimea de undă ce ar fi măsurată de un observator aflat în mișcare solidar cu sursa (într-un sistem de referință propriu). Cum în aplicațiile astronomice, această măsurătoare nu se poate efectua direct, se folosește în schimb metoda cu linii spectrale descrisă aici. Deplasările spre roșu nu se pot calcula pentru  caracteristicile neidentificate ale căror frecvență în sistemul de referință propriu nu se cunoaște, sau cu un spectru lipsit de caracteristici sau cu [[zgomot alb]] (fluctuații aleatoare într-un spectru).<ref>Vedeți, de exemplu, acest [http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/swift/about_swift/redshift.html comunicat de presă] din 25 mai 2004 de la telescopul spațial Swift al [[NASA]] care cerceta exploziile de radiații gamma: „Măsurătorile spectrelor de radiații gamma obținute în timpul principalei explozii s-au dovedit de prea puțină utilizate ca indicatori ai deplasării spre roșu, din cauza lipsei de caracteristici bine definite. Cu toate acestea, observațiile optice ale strălucirilor de după exploziile de radiații gama au produs spectre cu linii identificabile, ceea ce au dus la măsurători precise ale deplasării spre roșu.”</ref>

Deplasarea spre roșu (și cea spre albastru) pot fi caracterizate prin diferența relativă dintre lungimile de undă (sau frecvențele) emise și cele observate ale unui obiect. În astronomie, se obișnuiește ca această cantitate adimensională să fie denumită ''z''. Dacă ''λ'' reprezintă lungimea de undă, și ''f'' reprezintă frecvența (atenție, ''λf'' = ''c'' unde ''c'' este [[viteza luminii]]), atunci ''z'' se definește prin ecuațiile:

{| class="wikitable" style="margin-left:200px;"
|+ style="margin-left:0" | Calculul deplasării spre roșu, <math>z</math>
! Pe baza lungimii de undă !! Pe baza frecvenței
|- align=center
| <math>z = \frac{\lambda_{\mathrm{obsv}} - \lambda_{\mathrm{emis}}}{\lambda_{\mathrm{emis}}}</math>
| <math>z = \frac{f_{\mathrm{emis}} - f_{\mathrm{obsv}}}{f_{\mathrm{obsv}}}</math>
|- align=center
| <math>1+z = \frac{\lambda_{\mathrm{obsv}}}{\lambda_{\mathrm{emis}}}</math>
| <math>1+z = \frac{f_{\mathrm{emis}}}{f_{\mathrm{obsv}}}</math>
|}

După ce se măsoară ''z'', distincția dintre deplasarea spre roșu și cea spre albastru este doar o chestiune de semn al lui ''z''. De exemplu, deplasarea spre albastru cauzată de [[efectul Doppler]] (''z'' < 0) se asociază cu obiecte ce se apropie de observator și cu deplasarea spectrului luminii spre energii mai mari. Analog, deplasarea spre roșu cauzată de efectul Doppler (''z'' > 0) se asociază cu obiecte ce se îndepărtează de observator și cu deplasarea spectrului luminii spre energii mai mici. Tot astfel, deplasările spre albastru gravitaționale se asociază cu lumina emisă dintr-o sursă aflată într-un [[câmp gravitațional]] mai slab observat în cadrul unui câmp gravitațional mai puternic, iar deplasarea spre roșu gravitațională implică circumstanțe inverse.

== Formulele deplasării spre roșu ==
În teoria relativității generale, se pot calcula formule pentru cazuri particulare importante ale deplasării spre roșu în anumite geometrii particulare ale spațiu-timpului, așa cum rezumă următorul tabel. În toate cazurile, modulul deplasării (''z'') este independent de lungimea de undă.<ref name=basicastronomy />
[[Fișier:Suzredshift.gif|thumb|Efectul Doppler, o sferă [[galben]]ă (lungime de undă ~575 [[nanometru|nm]]) pare [[Verde|verzuie]] (deplasată spre albastru la o lungime de undă de ~565 nm) când se apropie de observator, devine [[Portocaliu|portocalie]] (deplasată spre roșu la ~585 nm lungime de undă) în momentul trecerii, și redevine galbenă când mișcarea încetează. Pentru a observa o astfel de schimbare a culorii, obiectul ar trebui să se deplaseze cu aproximativ 5200 [[kilometru pe secundă|km/s]], sau de aproximativ 75 de ori mai rapid decât recordul de viteză al [[Helios II|celei mai rapide sonde spațiale artificiale]].]]

{| class="wikitable" align=center
|+ Rezumat al deplasării spre roșu
! Tip de deplasare spre roșu !! Geometrie !! Formulă<ref>Unde z = deplasarea; v<sub>||</sub> = [[Viteză|viteza]] paralelă cu direcția privirii (pozitivă dacă se îndepărtează de observator); c = [[viteza luminii]]; ''γ'' = [[factorul Lorentz]]; ''a'' = factorul de scalare universală; G = [[constanta gravitațională]]; M = [[masă|masa]] obiectului; r = [[Coordonate Schwarzschild|coordonata Schwarzschild radială]], g<sub>tt</sub> = Componenta t,t a [[Tensorul metric|tensorului metric]]</ref><ref>N.I.Ionescu- Pallas, Relativitate generala și cosmologie, paragraf 40, p. 162- 165, București, Ed. Științifică și enciclopedică, 1980</ref>
|- align=center
| Doppler relativist || [[Spațiu Minkowski]] (spațiu-timp izotrop) || <math>1 + z = \gamma \left(1 + \frac{v_{\parallel}}{c}\right)</math><br />(<math>z \approx \frac{v_{\parallel}}{c}</math> pentru <math>v</math> mic)
|- align=center
| Deplasarea cosmologică spre roșu || [[Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker|spațiu-timp FLRW]] (univers Big Bang în extindere) || <math>1 + z = \frac{a_{\mathrm{acum}}}{a_{\mathrm{atunci}}}</math>
|- align=center
| Deplasarea gravitațională spre roșu || orice [[spațiu-timp staționar]] (de ex. [[geometria Schwarzschild]]) || <math>1 + z = \sqrt{\frac{g_{tt}(\text{receptor})}{g_{tt}(\text{sursa})}}</math><br />(pentru geometria Schwarzschild, <math>1 + z = \sqrt{\frac{1 - \frac{2GM}{r_{\text{receptor}}}}{1 - \frac{2GM}{r_{\text{sursa}}}}}</math>)
|}

=== Efectul Doppler ===
{{Articol principal|Efectul Doppler}}
Dacă o sursă de lumină se îndepărtează de observator, atunci are loc deplasarea spre roșu (''z'' > 0); dacă sursa se apropie de observator, atunci are loc deplasarea spre albastru (''z'' < 0). Aceasta este valabilă pentru toate undele electromagnetice și este explicată de [[efectul Doppler]]. Ca o consecință, acest tip de deplasare spre roșu se numește ''deplasare Doppler spre roșu''. Dacă sursa se îndepărtează de observator cu [[Viteză|viteza]] ''v'', atunci, ignorând efectele relativiste, deplasarea spre roșu este dată de formula

:<math>z \approx \frac{v}{c}</math> &nbsp; &nbsp; (Cum <math>\gamma \approx 1</math>)

unde ''c'' este [[viteza luminii]]. În cazul efectului Doppler clasic, frecvența sursei nu se modifică, iar mișcarea recesională cauzează iluzia de frecvență mai mică.

=== Efectul Doppler relativist ===
{{Articol principal|Efectul Doppler relativist}}
O tratare mai completă a deplasării Doppler spre roșu impune luarea în calcul a efectelor relativiste asociate cu mișcarea surselor cu viteze apropiate de viteza luminii. Pe scurt, deplasarea spre roșu a luminii emise de obiectele ce se apropie de viteza luminii va suferi deviații de la formula de mai sus din cauza [[Dilatare temporală|dilatării spațiu-timpului]] din [[teoria relativității restrânse]], deviații care pot fi corectate prin introducerea [[Factor Lorentz|factorului Lorentz]] ''γ'' în formula efectului Doppler clasic după cum urmează:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1 + z = \left(1 + \frac{v}{c}\right) \gamma</math></td></table>
unde, factorul Lorentz se exprimă prin relația:
<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>\gamma = \frac{c}{\sqrt{c^2 - v^2}}</math></td></table>
în care ''c'' reprezintă viteza luminii, și ''v'' este viteza relativă a sursei față de observator.

Acest fenomen a fost observat pentru prima oară într-un experiment efectuat în 1938 de Herbert E. Ives și de G.R. Stilwell și numit [[experimentul Ives-Stilwell]].<ref>H. Ives și G. Stilwell, An Experimental study of the rate of a moving atomic clock, J. Opt. Soc. Am. 28, 215–226 (1938) [http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=josa-28-7-215]</ref>

Cum factorul Lorentz depinde doar de modulul vitezei, acesta determină ca deplasarea spre roșu asociată corecției relativiste să fie independentă de orientarea mișcării sursei. Spre deosebire de aceasta, partea clasică a formulei depinde de proiecția vitezei sursei pe direcția de observare, ceea ce dă rezultate diferite pentru orientări diferite. În consecință, pentru un obiect ce se mișcă sub un unghi ''θ'' față de direcția sursă-observator (unghiul zero corespunde situației în care vectorul viteză al sursei este coliniară cu direcția de observare), forma completă a efectului Doppler relativist devine:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1+ z = \frac{1 + \frac{v}{c} \cos \theta}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}</math></td></table>

și pentru mișcarea ce are loc doar de-a lungul direcției de observare (θ = 0°), ecuația se reduce la:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1 + z = \sqrt{\frac{1 + \frac{v}{c}}{1 - \frac{v}{c}}}</math></td></table>

Pentru cazul special al sursei în mișcare pe o [[Perpendicularitate|direcție normală]] (θ = 90°) față de detector, deplasarea relativistă  este cunoscută sub numele de [[efect Doppler transversal|deplasarea spre roșu transversală]], și determină o deplasare dată de expresia:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1 + z = \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}</math></td></table>

deși obiectul nu se îndepărtează instantaneu de observator. Chiar dacă sursa se îndreaptă spre observator, dacă există o componentă transversală a mișcării, atunci există o viteză limită la care dilatarea temporală anulează deplasarea spre albastru și pentru viteze mai mari decât această viteză limită de apropiere a sursei, lumina acesteia va fi deplasată spre roșu în loc de albastru.<ref>Vedeți „[http://www.physics.uq.edu.au/people/ross/phys2100/doppler.htm Fotoni, relativitate, deplasare Doppler] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091004165133/http://www.physics.uq.edu.au/people/ross/phys2100/doppler.htm |date=2009-10-04 }}” la Universitatea Queensland</ref>

[[Fișier:Velocity-redshift.JPG|thumb|250px |Diverse viteze de îndepărtare posibile şi funcţiile de deplasare spre roşu corespunzătoare lor inclusiv relaţia liniară ''v = cz''; diverse forme posibile din teoriile [[Expansiunea metrică a spaţiului|expansiunii cosmologice]] legate de relativitatea generală; și o curbă ce nu permite viteze mai mari decât a luminii în conformitatea cu relativitatea restrânsă. Toate curbele sunt liniare la deplasări mici (respectiv pentru valori mici ale vitezei sursei în raport cu viteza luminii).<ref name=D&L>{{cite journal |author=Tamara M. Davis, Charles H. Lineweaver |title=Superluminal Recessional Velocities |journal=ArXiv preprint |year=2000 |arxiv=astro-ph/0011070v2}}</ref> ]]

=== Expansiunea spațiului ===

În prima parte a secolului al XX-lea, Slipher, Hubble și alții au efectuat primele măsurători ale deplasărilor spre roșu și albastru ale galaxiilor de dincolo de [[Calea Lactee]]. Inițial, ei au interpretat aceste deplasări ca fiind datorate doar efectului Doppler, dar ulterior Hubble a descoperit o oarecare corelație între creșterea deplasării spre roșu și distanța față de galaxii. Teoreticienii au realizat aproape imediat că aceste observații pot fi explicate și printr-un alt mecanism de producere a deplasării spre roșu. [[Legea lui Hubble]] a corelației între deplasarea spre roșu și distanță stă la baza modelelor cosmologice bazate pe relativitatea generală și care prezintă o expansiune metrică a spațiului.<ref name=Eddington /> Ca rezultat, [[foton]]ii propagați prin spațiul în extindere sunt „întinși”, creând o deplasare cosmologică spre roșu. Aceasta diferă de deplasarea dată de efectul Doppler și descrisă mai sus prin aceea că diferența de viteză (respectiv [[transformarea Lorentz]]) dintre sursă și observator nu se datorează schimbului clasic de [[impuls]] și [[energie]], și că fotonii își măresc lungimea de undă și deci se deplasează spre roșu din cauză că spațiul prin care se propagă ei se dilată (extinde).<ref name=Harrison1>Distincția este clarificată în {{citat carte |author=Edward Robert Harrison |year= 2000 |title=Cosmology: The Science of the Universe  |publisher=Cambridge University Press |edition=2 |url=http://books.google.com/books?id=-8PJbcA2lLoC&pg=PA315#PPA306,M1 |pages=306''ff'' |isbn=052166148X}}</ref> Consecințele observabile ale acestui efect pot fi calculate folosind [[Metrica Friedmann-Robertson-Walker|ecuațiile]] din [[teoria relativității generale]] care descriu un [[Principiul cosmologic|univers omogen și izotrop]]<ref>N.I. Ionescu- Pallas,Relativitate generala și cosmologie. Ecartul de frecventa cosmologic, paragraf 88, Universul in expansiune, pp.573-586, București, Editura științifică și enciclopedică, 1980 </ref>.

Pentru calculul efectului de deplasare spre roșu, se folosește [[ecuația geodezicii]] pentru o undă de lumină plană, adică

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>ds^2=0=-c^2dt^2+\frac{a^2 dr^2}{1-kr^2}</math></td></table>

unde

* <math>ds</math> este elementul linie (Lorentzianul)
* <math>dt</math> este intervalul de timp (infinitezimal)
* <math>dr</math> este intervalul spațial (infinitezimal)
* <math>c</math>  este viteza luminii
* <math>a</math>  este factorul cosmic de scală, dependent de timp sau [[Metrica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker|factorul de scalare Robertson-Walker]]
* <math>k</math> este [[Curbură|curbura]] locală pe unitatea de arie.

Pentru un observator ce privește frontul unei unde luminoase la o poziție <math>r=0</math> și la un moment de timp <math>t=t_\mathrm{prezent}</math>, acel front de undă a fost emis la un moment <math>t=t_\mathrm{trecut}</math> în trecut și la o poziție aflată la o distanță <math>r=R</math>. Integrând pe drumul parcurs de undă în spațiu și în timp se obține:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>c \int_{t_\mathrm{trecut}}^{t_\mathrm{prezent}} \frac{dt}{a}\; =\int_{R}^{0} \frac{dr}{\sqrt{1-kr^2}}\,.</math></td></table>

În general, lungimea de undă a luminii nu este aceeași pentru cele două poziții și momente considerate din cauza variației proprietăților metricii. Când unda a fost emisă, ea avea o lungime de undă de <math>\lambda_\mathrm{trecut}</math>. Următorul maxim al undei luminoase a fost emis la un moment

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>t=t_\mathrm{trecut}+\lambda_\mathrm{trecut}/c\,.</math></td></table>

Observatorul vede următorul maxim al undei luminoase observate cu o lungime de undă <math>\lambda_\mathrm{acum}</math> care sosește la un moment de timp

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>t=t_\mathrm{prezent}+\lambda_\mathrm{prezent}/c\,.</math></td></table>

Deoarece al doilea maxim este din nou emis de la <math>r=R</math> și este observat la <math>r=0</math>, se poate scrie următoarea ecuație:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>c \int_{t_\mathrm{trecut}+\lambda_\mathrm{trecut}/c}^{t_\mathrm{prezent}+\lambda_\mathrm{prezent}/c} \frac{dt}{a}\; = 
    \int_{R}^{0} \frac{dr}{\sqrt{1-kr^2}}\,.</math></td></table>

Părțile din dreapta celor două ecuații integrale de mai sus sunt identice, ceea ce înseamnă că

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>c \int_{t_\mathrm{trecut}+\lambda_\mathrm{trecut}/c}^{t_\mathrm{prezent}+\lambda_\mathrm{prezent}/c} \frac{dt}{a}\; =
c \int_{t_\mathrm{trecut}}^{t_\mathrm{prezent}} \frac{dt}{a}\,</math></td></table>

sau, analog,

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>
\int_{t_\mathrm{prezent}}^{t_\mathrm{prezent}+\lambda_\mathrm{prezent}/c} \frac{dt}{a}\; =
\int_{t_\mathrm{trecut}}^{t_\mathrm{trecut}+\lambda_\mathrm{trecut}/c} \frac{dt}{a}\,.
</math></td></table>

Pentru variații foarte mici ale timpului (în intervalul unei perioade de oscilații a undei) factorul de scală este în esență o constantă (<math>a=a_\mathrm{prezent}</math> la momentul prezent și <math>a=a_\mathrm{trecut}</math> pentru momentul din trecut). De aici

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>\frac{t_\mathrm{prezent}+\lambda_\mathrm{prezent}/c}{a_\mathrm{prezent}}-\frac{t_\mathrm{prezent}}{a_\mathrm{prezent}}\; = \frac{t_\mathrm{trecut}+\lambda_\mathrm{trecut}/c}{a_\mathrm{trecut}}-\frac{t_\mathrm{trecut}}{a_\mathrm{trecut}}</math></td></table>

ceea ce se poate scrie sub forma:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>\frac{\lambda_\mathrm{prezent}}{\lambda_\mathrm{trecut}}=\frac{a_\mathrm{prezent}}{a_\mathrm{trecut}}\,.</math></td></table>

Folosind definiția deplasării spre roșu dată [[#Măsurare și interpretare|mai sus]], se obține ecuația

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1+z = \frac{a_\mathrm{prezent}}{a_\mathrm{trecut}}</math></td></table>

[[Fișier:Two redshifts.JPG|thumb|350px |Două surse diferite de deplasare spre roşu: ''Sus, deplasare Doppler'': steaua care se mişcă spre stânga emite lumină deplasată spre albastru în direcţia antenei de care se apropie steaua, şi deplasată spre roşu în direcţia antenei de care se îndepărtează. ''Centru şi jos: expansiune cosmologică'': Distanţa dintre steaua emiţătoare şi ambele antene creşte pe măsură ce lumina se propagă, crescând lungimea de undă a luminii văzute de ambele antene. Cele două imagini arată propagarea luminii în două perioade: în centru, la momentul emisiei, lungimea de undă este scurtă, iar în imaginea de jos la momentul receptării lungimea de undă a crescut odată cu expansiunea spaţiului. După Koupelis & Kuhn.<ref name=Kuhn>{{citat carte |title=In Quest of the Universe |author=Theo Koupelis, Karl F. Kuhn |edition=5 |url=http://books.google.com/books?id=6rTttN4ZdyoC&pg=PA556#PPA557,M1 |page=557 |publisher=Jones & Bartlett Publishers |year=2007 |isbn=0763743879}}</ref> O interpretare prea literală acestei figuri poate fi derutantă.<ref name=Lewis>„Este perfect corect să interpretăm ecuaţiile relativităţii în termeni de spaţiu în expansiune. Greşeala este aceea de a duce analogiile prea departe şi de a atribui spaţiului proprietăţi fizice incompatibile cu ecuaţiile relativităţii.” {{cite journal |title=Cosmological Radar Ranging in an Expanding Universe |journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |author=Geraint F. Lewis |year=2008 |pages=960–964 |author-separator=, |display-authors=1 |volume=388 |arxiv=0805.2197v1 |doi=10.1111/j.1365-2966.2008.13477.x |last2=Francis |first2=Matthew J. |last3=Barnes |first3=Luke A. |last4=Kwan |first4=Juliana |last5=James |first5=J. Berian |issue=3 }}</ref> În particular, imaginea cu deplasarea Doppler se vede dintr-un singur sistem inerţial, cel al celor două antene. Imaginile cu expansiunea cosmologică sunt o concatenare de sisteme de referinţă inerţiale locale aflate în spaţiul dintre diferite obiecte local staţionare.<ref name=Chodorowski>{{cite journal |author=Michal Chodorowski |title=Is space really expanding? A counterexample |year=2007 |journal=Concepts Phys |volume=4 |pages=17–34 |arxiv=astro-ph/0601171v2}}</ref>]]
Într-un univers în expansiune, cum este cel în care existăm, factorul de scalare este [[Funcție monotonă|monoton crescător]] în timp, și deci, z este pozitiv, iar galaxiile îndepărtate apar deplasate spre roșu. Acest tip de deplasare spre roșu se numește ''[[deplasare cosmologică spre roșu]]'' sau ''deplasare Hubble''. Dacă universul s-ar fi contractat în loc să se extindă, am vedea galaxiile îndepărtate deplasate spre albastru cu o cantitate proporțională cu distanța până la ele.<ref>Aceasta ar fi valabilă doar într-un univers în care nu există „viteze stranii”. Altfel, deplasările spre roșu se combină în forma
:<math>1+z=(1+z_{\mathrm{Doppler}})(1+z_{\mathrm{expansiune}})</math>
ceea ce dă soluții în care unele obiecte ce se „îndepărtează” sunt deplasate spre albastru, și altele care se „apropie” sunt deplasate spre roșu. Pentru mai multe date despre acest rezultat bizar vedeți Davis, T. M., Lineweaver, C. H., and Webb, J. K. "[http://arxiv.org/abs/astro-ph/0104349/ Solutions to the tethered galaxy problem in an expanding universe and the observation of receding blue shifted objects]", ''[[American Journal of Physics]]'' (2003), '''71''' 358–364.</ref>

Aceste galaxii nu se îndepărtează doar ca viteză fizică; mai mult, spațiul dintre ele se lărgește, ceea ce explică izotropia pe scară mare a efectului, cerută de [[principiul cosmologic]].<ref name="Peebles-1993">Peebles (1993).</ref> Pentru deplasări cosmologice spre roșu de z < 0,01 efectele expansiunii spațiu-timpului sunt minime și deplasările cosmologice spre roșu pot fi dominate de alte deplasări Doppler și deplasări spre albastru adiționale cauzate de mișcările relative stranii ale galaxiilor.<ref>Măsurători ale vitezelor ciudate ale galaxiilor până la 5 [[parsec|Mpc]] folosind [[telescopul spațial Hubble]] au fost arătate în 2003 de Karachentsev et al. ''Local galaxy flows within 5 Mpc''. 02/2003 ''[[Astronomy and Astrophysics]]'', '''398''', 479-491.[http://arxiv.org/abs/astro-ph/0211011]</ref> Diferența dintre viteza fizică și expansiunea spațiului se poate ilustra cu ajutorul universului modelat de o folie cauciuc, o analogie cosmologică adesea utilizată pentru a descrie expansiunea spațiului. Dacă două obiecte sunt reprezentate de niște bile metalice și spațiu-timpul de o suprafață de cauciuc, efectul Doppler este cauzat de mișcarea bilelor pe suprafață pentru a crea mișcare stranie. Deplasarea cosmologică spre roșu are loc atunci când bilele se sprijină pe suprafață și aceasta este întinsă. (Evident, modelul prezintă probleme dimensionale, deoarece bilele trebuie să fie ''în'' suprafața de cauciuc, iar deplasarea cosmologică produce viteze mai mari decât produce efectul Doppler dacă distanța între două obiecte este suficient de mare.)

Utilizând un model al expansiunii universului, deplasarea spre roșu poate fi legată de vârsta unui obiect observat, așa-numita ''relație [[timp cosmic]]–deplasare spre roșu''. Se notează raportul de densitate ca Ω<sub>0</sub>:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>\Omega_0 = \frac {\rho}{ \rho_{crit}} \ , </math></td></table>

unde ρ<sub>crit</sub> este densitatea critică a materiei pentru care universul trece de la starea de expansiune la aceea de contracție (colaps). Această densitate este aproximativ de trei atomi de hidrogen pe mia de litri de spațiu.<ref Name=Weinberg>{{citat carte |author=Steven Weinberg |edition=2 |title=The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe |url=http://books.google.com/books?id=oxfoF_gasvsC&pg=PA34 |page=34 |isbn=0465024378 |year=1993 |publisher=Basic Books }}{{Legătură nefuncțională|date=martie 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> La deplasări spre roșu mari, rezultă:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math> t(z) = \frac {2}{3 H_0 {\Omega_0}^{1/2} (1+ z )^{3/2}} \ , </math></td></table>

unde ''H<sub>0</sub>'' = astăzi [[constanta Hubble]], și ''z'' = deplasarea spre roșu.<ref name=Bergström>{{citat carte |author=Lars Bergström, Ariel Goobar |title=Cosmology and Particle Astrophysics |url=http://books.google.com/books?id=CQYu_sutWAoC&pg=PA77 |page=77, Eq.4.79 |isbn=3540329242 |publisher=Springer |edition=2|year=2006}}</ref><ref name = Longair>{{citat carte |title=Galaxy Formation |author=M.S. Longair |url=http://books.google.com/books?id=2ARuLT-tk5EC&pg=PA161 |page=161 |isbn=3540637850 |publisher=Springer |year=1998}}</ref><ref name=Sanchez>{{citat carte |editor=Norma Sanchez |page=223 |title=Current Topics in Astrofundamental Physics |url=http://books.google.com/books?id=GOJoas-Dg7QC&pg=PA223 |isbn=0792368568 |year=2001 |publisher=Springer 
|chapter=The High Redshift Radio Universe |author=Yu N Parijskij}}</ref>

Deplasarea spre roșu a galaxiilor include atât o componentă legată de viteza de îndepărtare provenită din expansiunea universului, cât și o componentă legată de deplasarea Doppler. Deplasarea spre roșu cauzată de expansiunea universului depinde de viteza de îndepărtare într-o manieră determinată de modelul cosmologic ales pentru a descrie expansiunea universului, ceea ce diferă foarte mult de felul în care deplasarea Doppler depinde de viteza locală.<ref name=Harrison2>{{cite journal |title=The redshift-distance and velocity-distance laws |author=Edward Harrison |year=1992 |journal=Astrophysical Journal, Part 1 |pages=28–31 |volume=403 |bibcode=1993ApJ...403...28H |doi=10.1086/172179}}. Un fișier pdf poate fi găsit [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1993ApJ...403...28H&amp;data_type=PDF_HIGH&amp;whole_paper=YES&amp;type=PRINTER&amp;filetype=.pdf aici].</ref> Descriind originea deplasării spre roșu în expansiunea cosmologică, Harrison spune: „Lumina pleacă de la o galaxie aflată în repaus în regiunea sa de spațiu, și este în cele din urmă primită de observatori în repaus în regiunea lor locală de spațiu. Între galaxie și observator, lumina se deplasează prin regiuni vaste de spațiu aflat în expansiune. Ca rezultat, toate lungimile de undă ale luminii sunt „întinse” de expansiunea spațiului. Pur și simplu.” Vezi Harrison, p. 315.<ref name=Harrison1/> „Creșterea de lungime de undă de la emisia la absorbția luminii nu depinde de viteza de modificare a lui ''a(t)'' (aici ''a(t)'' este [[Metrica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker|factorul de scalare Robertson-Walker]]) la momentele emisiei și recepției, ci de creșterea lui ''a(t)'' de-a lungul întregului interval de timp scurs de la emisie și până la recepție.”<ref name=Weinberg_Cosmology>{{citat carte |url=http://books.google.com/books?id=48C-ym2EmZkC&pg=PA11 |author=Steven Weinberg |title=Cosmology |publisher=Oxford University Press |page=11 |year=2008 |isbn=9780198526827}}</ref>

Cu toate acestea, literatura populară utilizează adesea expresia „deplasare Doppler spre roșu” în loc de „deplasare cosmologică spre roșu” pentru a descrie deplasarea spre roșu a galaxiilor cauzată de expansiunea spațiu-timpului, în pofida faptului că deplasarea spre roșu nu se calculează folosind ecuația Doppler relativistă.<ref>Odenwald & Fienberg 1993</ref> În particular, deplasarea Doppler spre roșu este limitată de [[teoria relativității restrânse]]; astfel, aici ''v > c'' este imposibil în timp ce ''v > c'' este posibil în cazul deplasării cosmologice spre roșu deoarece spațiul care separă obiectele (de exemplu, un quasar de Pământ) se pot extinde mai rapid decât viteza luminii.<ref>O viteză mai mare decât a luminii este permisă deoarece [[Metrică|metrica]] [[Expansiunea metrică a spațiului|expansiunii]] [[spațiu-timp]]ului este descrisă de [[relativitatea generală]] în termeni de șiruri de sisteme de referință inerțiale locale în opoziție cu o [[metrică Minkowski]] globală. Expansiunea mai rapidă decât lumina este un efect cumulativ pe mai multe sisteme de referință inerțiale locale și este permisă deoarece nu este implicat un singur sistem de referință inerțial. Limitarea vitezei la viteza luminii se aplică doar local. Vezi {{cite journal |author=Michal Chodorowski |title=Is space really expanding? A counterexample |year=2007 |journal=Concepts Phys |volume=4 |pages=17–34 |arxiv=astro-ph/0601171v2}}</ref> Dintr-un punct de vedere mai matematic, ideea că „galaxiile îndepărtate se îndepărtează și mai mult” și cea că „spațiul dintre galaxii se extinde” sunt legate de schimbarea [[Sistem de coordonate|sistemelor de coordonate]]. Exprimarea precisă a acestora impune lucrul cu matematica [[Metrica Friedmann-Robertson-Walker|metricii Friedmann-Robertson-Walker]].<ref>M. Weiss, What Causes the Hubble Redshift?, în Physics [[FAQ]] (1994), disponibilă pe [http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/hubble.html website-ul] lui [[John Baez]]</ref>

=== Deplasare spre roșu gravitațională ===
În [[teoria relativității generale]], există o dilatare temporală într-o groapă gravitațională. Aceasta este cunoscută ca [[Deplasare spre roșu gravitațională]] sau ''deplasare Einstein''.<ref>Vezi de exemplu, Chant, C. A., "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1930JRASC..24..390C&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=42ca922c9c27309 Notes and Queries (Telescopes and Observatory Equipment-The Einstein Shift of Solar Lines)]" (1930) ''Journal of the Royal Astronomical Society of Canada'', Vol. 24, p.390</ref><ref>N.I. Ionescu- Pallas, Relativitate generala și cosmologie, Ed. Științifică și cosmologică, B., Paragraf 40, p.162- 165, 1980</ref> Calculul teoretic al acestui efect rezultă din [[soluția Schwarzschild]] a [[Ecuațiile lui Einstein|ecuațiilor lui Einstein]] care dau următoarea formulă a deplasării spre roșu asociate cu deplasarea unui foton în [[Câmp gravitațional|câmpul gravitațional]] al unei mase [[Simetrie sferică|sferic simetrice]] [[Sarcină electrică|neîncărcată electric]], [[Rotație|fără mișcare de rotație]]:

<table width = "700"><td width="600" align="center"><math>1+z=\frac{1}{\sqrt{1-\left(\frac{2GM}{rc^2}\right)}},</math></td></table>

unde
* <math>G\,</math> este [[Constanta gravitațională]],
* <math>M\,</math> este [[Masă|masa]] obiectului care creează câmpul gravitațional,
* <math>r\,</math> este coordonata radială a observatorului (analog distanței clasice din centrul obiectului, dar de fapt [[Coordonate Schwarzschild|coodonată Schwarzschild]]), și
* <math>c\,</math> este [[viteza luminii]].

Acest rezultat al deplasării spre roșu gravitaționale poate fi calculat din ipotezele [[Relativitate restrânsă|relativității restrânse]] și din [[principiul de echivalență]]; utilizarea ansamblului teoriei relativității generale nu este necesară.<ref>{{cite journal | last = Einstein | first = A | authorlink = Albert Einstein | year = 1907 | title = Titlu necunoscut | journal = Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik | volume = 4 | pages = 411–?}}</ref>

Efectul este foarte mic, dar măsurabil pe Pământ folosind [[efectul Mössbauer]] și a fost observat pentru prima oară în [[experimentul Pound-Rebka]].<ref>R. V. Pound și G. A. Rebka Jr., Apparent weight of photons, ''Phys. Rev. Lett.'' '''4''', 337 (1960). [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v4/i7/p337_1] Această lucrare prezintă prima măsurătoare.</ref> Acest efect este însă semnificativ doar în apropierea unei [[Gaură neagră|găuri negre]], și pe măsură ce un obiect se apropie de [[orizontul evenimentelor]] deplasarea spre roșu devine infinită. El este și cauza dominantă a fluctuațiilor de temperatură pe scară unghiulară mare în [[radiația cosmică de fundal]] ([[efectul Sachs-Wolfe]]).<ref>{{cite journal | last = Sachs | first = R. K. | authorlink = Rainer Kurt Sachs|coauthors = [[Arthur Michael Wolfe|Wolfe, A. M.]] | year = 1967 | title = ''Perturbations of a cosmological model and angular variations of the cosmic microwave background'' | journal = Astrophysical Journal | volume = 147 | issue = 73 | doi = 10.1086/148982 | pages = 73 }}</ref>

== Observații în astronomie ==
Deplasarea spre roșu observată în astronomie se poate măsura fiindcă spectrele de [[Spectru de emisie|emisie]] și de [[Spectru de absorbție|absorbție]] ale diverselor specii [[atom]]ice sunt caracteristici distinctive și bine cunoscute, calibrate prin [[spectroscopie|experimentele spectroscopice]] efectuate în [[laborator|laboratoarele]] de pe Pământ. Când se măsoară deplasarea spre roșu a diverselor linii de emisie și absorbție ale unui singur obiect astronomic, ''z'' rezultă a fi remarcabil de constant. Deși obiectele îndepărtate pot fi ușor neclare și cu liniile lărgite, aceasta se poate explica doar prin mișcarea [[mișcare termică|termică]] sau [[Mișcare|mecanică]] a sursei. Din aceste motive, consensul între astronomi este că deplasările spre roșu pe care le observă se datorează unei combinații de trei forme stabilite de deplasare spre roșu. Ipotezele și explicațiile alternative ale deplasării spre roșu, cum ar fi [[lumina obosită]] nu sunt în general considerate plauzibile.<ref name=reboul>Când s-a descoperit deplasarea cosmologică spre roșu, [[Fritz Zwicky]] a propus un efect cunoscut sub numele de „lumină obosită”. Acesta este uneori amintit din rațiuni istorice, dar este, împreună cu ipotezele [[deplasare intrinsecă spre roșu|deplasării intrinseci spre roșu]], utilizat în cosmologiile nestandard. În 1981, H. J. Reboul a rezumat numeroasele [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1981A%26AS...45..129R&db_key=AST&data_type=HTML&format=&high=42ca922c9c23806 mecanisme alternative de deplasare spre roșu] discutate în literatură din anii 1930. În 2001, [[Geoffrey Burbidge]] a remarcat într-o [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2001PASP..113..899B&db_key=AST&data_type=HTML recenzie] că larga comunitate astronomică a marginalizat astfel de discuții din anii 1960. Burbidge și [[Halton Arp]], investigând misterul [[Quasar|naturii quasarilor]], au încercat să dezvolte mecanisme alternative de deplasare spre roșu, dar foarte puțini dintre ceilalți oameni de știință le-au luat în considerare lucrările, și și mai puțini le-au acceptat. Mai mult, Goldhaber ''et al.'' 2001; "Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Lightcurves", ApJ, 558:359-386, 1 septembrie 2001 arată că teoriile alternative nu pot explica întinderea temporală observată la [[Supernovă de tip Ia|supernovele de tip Ia]]</ref>

Spectroscopia, ca metodă de măsurare, este considerabil mai dificilă decât simpla [[fotometrie]], care măsoară strălucirea obiectelor astronomice prin anumite [[filtru (optică)|filtre]].<ref>Pentru generalități despre fotometrie, vedeți Budding, E., ''Introduction to Astronomical Photometry'', Cambridge University Press (24 septembrie 1993), ISBN 0-521-41867-4</ref> Când sunt disponibile doar date fotometrice (de exemplu, [[Hubble Deep Field]] și [[Hubble Ultra Deep Field]]), astronomii se bazează pe o tehnică de măsurare a deplasării fotometrice spre roșu.<ref>Tehnica a fost descrisă pentru prima oară de Baum, W. A.: 1962, în G. C. McVittie (ed.), ''Problems of extra-galactic research'', p. 390, IAU Symposium No. 15</ref> Deoarece filtrul este sensibil la o gamă de lungimi de undă și deoarece tehnica se bazează pe multe presupuneri asupra naturii spectrului sursei de lumină, [[Eroare de observator|erorile]] pentru acest gen de măsurători pot fi de până la δ''z'' = 0,5, și ele sunt mult mai nesigure decât cele spectroscopice.<ref>Bolzonella, M.; Miralles, J.-M.; Pelló, R., [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0003380 Photometric redshifts based on standard SED fitting procedures], ''[[Astronomy and Astrophysics]]'', '''363''', p.476–492 (2000).</ref> Fotometria, însă, permite cel puțin o caracterizare calitativă a deplasării spre roșu. De exemplu, dacă un spectru similar cu cel solar ar avea o deplasare spre roșu de ''z'' = 1, el ar fi cel mai strălucitor în [[infraroșu]] decât în zona galben-verde de culoare a spectrului vizibil asociată cu maximul [[Corp absolut negru|spectrului său de corp negru]], și intensitatea luminii va fi redusă în filtru cu un factor de doi (1+''z'').<ref>Generalități pedagogice despre corecția K de David Hogg și alți membri ai colaborării [[Sloan Digital Sky Survey|SDSS]] se pot găsi la [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0210394 astro-ph].</ref>

=== Observații locale ===



La obiectele apropiate (din galaxia [[Calea Lactee]]) deplasările spre roșu observate sunt aproape întotdeauna în legătură cu vitezele fizice de-a lungul direcției de observare. Observarea acestor deplasări spre roșu și spre albastru au permis astronomilor sa măsoare [[Viteză|vitezele]] și să parametrizeze [[Masă|masele]] stelelor ce orbitează împreună cu alte stele în sistemele binare spectroscopice, metodă utilizată pentru prima oară în 1868 de astronomul britanic [[William Huggins]].<ref name=Huggins /> Analog, deplasările spre roșu și spre albastru mici detectate în măsurătorile spectroscopice ale unor stele individuale sunt una din modurile în care astronomii au reușit să pună în evidență și să măsoare prezența și caracteristicile [[Planetă extrasolară|sistemelor planetare]] din jurul altor stele.<ref>[[Exoplanet Tracker]] este cel mai recent proiect ce utilizează această tehnică, fiind capabil să observe variații ale deplasării spre roșu la mai multe obiecte simultan, după cum se arată în Ge, Jian et al. [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2006ApJ...648..683G&link_type=ARTICLE&db_key=AST The First Extrasolar Planet Discovered with a New-Generation High-Throughput Doppler Instrument], ''[[The Astrophysical Journal]]'', 2006 '''648''', Numărul 1, pp. 683-695.[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2006ApJ...648..683G&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=445165d66216614]</ref> Măsurătorile deplasărilor spre roșu în detaliu fin sunt utilizate în [[helioseismologie]] pentru determinarea cu exactitate a mișcărilor [[Fotosferă|fotosferei]] [[Soare]]lui.<ref>Libbrecht, Ken G., [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1988SSRv...47..275L&amp;data_type=PDF_HIGH&amp;type=PRINTER&amp;filetype=.pdf Solar and stellar seismology], ''Space Science Reviews'', 1988 '''37''' n. 3–4, 275–301.</ref> Deplasările spre roșu au fost folosite și pentru a realiza prima măsurătoare a [[Rotație|perioada de rotație]] al [[planet]]elor,<ref>În 1871 [[Hermann Carl Vogel]] a măsurat perioada de rotație al lui [[Venus]]. [[Vesto Slipher]] lucra la asemenea măsurători când și-a îndreptat atenția spre nebuloasele spirale.</ref> vitezele [[Nor interstelar|norilor interstelari]],<ref>O primă viziune a lui [[Jan Hendrick Oort|Oort, J. H.]] asupra subiectului: [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1970A%26A.....7..381O&amp;data_type=PDF_HIGH&amp;type=PRINTER&amp;filetype=.pdf The formation of galaxies and the origin of the high-velocity hydrogen], [[Astronomy and Astrophysics]], '''7''', 381 (1970) [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1970A%26A.....7..381O&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=4504216b9b04182].</ref> [[Problema rotației galactice|rotația galaxiilor]],<ref name=basicastronomy /> și [[Dinamică (mecanică)|dinamica]] [[Teoria acreției|acreției]] pe [[Stea neutronică|stelele neutronice]] și [[Gaură neagră|găurile negre]] ce prezintă deplasări spre roșu Doppler și gravitaționale.<ref>Asaoka, Ikuko, [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1989PASJ...41..763A&amp;data_type=PDF_HIGH&amp;type=PRINTER&amp;filetype=.pdf X-ray spectra at infinity from a relativistic accretion disk around a Kerr black hole], ''Astronomical Society of Japan, Publications'' (ISSN 0004-6264), ''41'' no. 4, 1989, p. 763–778 [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1989PASJ...41..763A]</ref> În plus, se pot obține [[Temperatură|temperaturile]] diverselor obiecte care emit și absorb lumină măsurând lărgirea Doppler — deplasări spre roșu sau spre albastru pe o singură linie de emisie sau de absorbție.<ref>Rybicki, G. B. și A. R. Lightman, ''Radiative Processes in Astrophysics'', John Wiley & Sons, 1979, p. 288 ISBN 0-471-82759-2</ref> Măsurând lărgirea și deplasarea liniei hidrogenului de {{dim|21|cm}} în direcții diferite, astronomii au reușit să măsoare vitezele de îndepărtare ale gazului interstelar, care la rândul său relevă [[Curbă de rotație|curba de rotație]] a Căii Lactee.<ref name=basicastronomy /> Au fost efectuate măsurători similare și la alte galaxii, cum ar fi [[Andromeda (galaxie)|Andromeda]].<ref name=basicastronomy /> Ca unealtă de diagnosticare, măsurătorile deplasării spre roșu reprezintă una dintre cele mai importante metode de măsurări spectroscopice din astronomie.

=== Observații extragalactice ===
Cele mai îndepărtate obiecte prezintă deplasări spre roșu mai pronunțate, corespunzător [[Legea lui Hubble|legii lui Hubble]]. Cea mai mare deplasare spre roșu observată, corespunzătoare celei mai mari distanțe în spațiu și celui mai îndepărtat moment de timp de emisie, este cel al [[Radiația cosmică de fundal|radiației cosmice de fundal]]; valoarea numerică a deplasării sale spre roșu este de aproximativ ''z'' = 1089 (''z'' = 0 corespunde prezentului), și arată starea [[Univers]]ului cu aproximativ 13,7 miliarde de ani în urmă, la 379.000 de ani după primele momente ale [[Big Bang]]ului.<ref>O măsurare precisă a radiației cosmice de fundal s-a realizat prin experimentul [[COBE]]. Temperatura finală de 2,73&nbsp;K a fost prezentată în lucrarea: Fixsen, D. J.; Cheng, E. S.; Cottingham, D. A.; Eplee, R. E., Jr.; Isaacman, R. B.; Mather, J. C.; Meyer, S. S.; Noerdlinger, P. D.; Shafer, R. A.; Weiss, R.; Wright, E. L.; Bennett, C. L.; Boggess, N. W.; Kelsall, T.; Moseley, S. H.; Silverberg, R. F.; Smoot, G. F.; Wilkinson, D. T.. (1994). "Cosmic microwave background dipole spectrum measured by the COBE FIRAS instrument", ''Astrophysical Journal'', 420, 445. Cea mai exactă măsurătoare la nivelul anului  2006 fusese realizată prin experimentul [[Wilkinson Microwave Anisotropy Probe|WMAP]].</ref>

Centrele luminoase și punctiforme ale [[quasar]]ilor au fost primele obiecte cu deplasare mare spre roșu (<math>z > 0,1</math>) descoperite înainte ca îmbunătățirea telescoapelor să permită descoperirea galaxiilor cu deplasări mari.

Pentru galaxii din afara [[Grupul Local|Grupului Local]] și a [[Clusterul Fecioarei|clusterului Fecioarei]] din apropiere, la distanțe de maxim câțiva [[parsec|megaparseci]], deplasarea spre roșu este aproximativ proporțională cu distanța până la galaxie. Această corelație a fost observată pentru prima oară de [[Edwin Hubble]] și este cunoscută sub numele de [[legea lui Hubble]]. [[Vesto Slipher]] a fost primul care a descoperit deplasări spre roșu ale galaxiilor, în preajma anului 1912, în vreme ce Hubble a corelat măsurătorile lui Slipher cu distanțele pe care le-a măsurat prin alte mijloace pentru a-și formula legea. În modelul cosmologic larg acceptat bazat pe [[teoria relativității generale]], deplasarea spre roșu este în mare parte rezultatul expansiunii spațiului, ceea ce înseamnă că, cu cât o galaxie este mai îndepărtată, cu atât mai mult s-a extins spațiul dintre ea și Pământ din momentul când lumina a plecat de la galaxie, deci cu cât s-a „întins” mai mult lumina, cu atât mai deplasată spre roșu este lumina receptată de noi, și deci cu atât mai rapid pare ea că se îndepărtează. [[Legea lui Hubble]] rezultă parțial din [[principiul copernican]].<ref name="Peebles-1993"/> Deoarece de regulă nu se știe cât de [[luminozitate|luminoase]] sunt obiectele, măsurarea deplasării spre roșu este mai simplă decât măsurătorile directe ale distanței, deci deplasarea spre roșu este uneori convertită în practică într-o distanță brută folosind legea lui Hubble.

[[Gravitație|Interacțiunile gravitaționale]] ale galaxiilor și clusterelor determină o [[Varianță|împrăștiere]] semnificativă a punctelor de pe diagrama lui Hubble. Vitezele galaxiilor se suprapun peste o urmă a masei [[Teorema virialului|obiectelor virializate]] din univers. Acest efect conduce la fenomene cum ar fi deplasarea spre albastru a galaxiilor apropiate (cum ar fi [[galaxia Andromeda]]) în căderea spre un [[baricentru]] comun, și șabloane de deplasări spre roșu ale unor clustere ce prezintă efectul [[Degetele lui Dumnezeu]] datorat împrăștierii vitezelor stranii într-o distribuție aproximativ sferică.<ref name="Peebles-1993"/> Această componentă dă o șansă de a măsura masele obiectelor independent de ''[[raportul masă-lumină]]'' (raportul dintre masa unei galaxii exprimată în mase solare și luminozitatea sa în luminozități solare), un instrument important de măsurare a [[Materie întunecată|materiei întunecate]].<ref>{{citat carte|first=James|last=Binney|coauthors=and Scott Treimane|title=Galactic dynamics|publisher=Princeton University Press|isbn=0-691-08445-9|year=1994}}</ref>

Relația liniară a legii lui Hubble între distanță și deplasarea spre roșu presupune că viteza de expansiune a universului ar fi constantă. Când universul era mult mai tânăr, însă, viteza de expansiune, și astfel și „constanta” lui Hubble, erau mai mari decât astăzi. Atunci, pentru galaxiile îndepărtate, a căror lumină călătorește spre noi de mult mai mult timp, aproximarea vitezei constante de expansiune dă greș, iar legea lui Hubble devine o relație integrală neliniară dependentă de istoria vitezei de expansiune de la emisia luminii de la galaxia în chestiune. Observarea relației distanță-deplasare spre roșu se poate, astfel, folosi pentru a determina istoria expansiunii universului și deci conținutul său de materie și energie.

S-a crezut multă vreme că viteza de expansiune a scăzut continuu de la Big Bang, dar observațiile recente asupra relației distanță-deplasare spre roșu la [[Supernovă de tip Ia|supernovele de tip Ia]] au sugerat că în vremuri relativ recente viteza de expansiune a universului a început să crească.

=== Cele mai mari deplasări spre roșu ===
În prezent, obiectele cu cele mai mari deplasări spre roșu cunoscute sunt galaxiile și obiectele ce produc explozii de radiații gamma. Cele mai sigure date despre deplasarea spre roșu sunt cele [[Spectroscopie|spectroscopice]], și cea mai mare deplasare spre roșu confirmată spectroscopic la o galaxie este cea a lui [[IOK-1]],<ref>{{cite journal 
| author=Masanori Iye
| title=A galaxy at a redshift z = 6.96
| url=http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7108/abs/nature05104.html
| journal=Nature
| volume=443
| issue=7108
| pages=186–188
| doi=10.1038/nature05104
| year=2006 
| author-separator=, 
| display-authors=1 
| last2=Ota 
| first2=Kazuaki 
| last3=Kashikawa 
| first3=Nobunari 
| last4=Furusawa 
| first4=Hisanori 
| last5=Hashimoto 
| first5=Tetsuya 
| last6=Hattori 
| first6=Takashi 
| last7=Matsuda 
| first7=Yuichi 
| last8=Morokuma 
| first8=Tomoki 
| last9=Ouchi 
| first9=Masami 
| pmid=16971942
}}
</ref> cu o deplasare de z = 6,96. Mai puțin sigure sunt deplasările Lyman, dintre care cea mai mare o are galaxia A1689-zD1 cu z = 7,6<ref>Bradley, L.., et al., Discovery of a Very Bright Strongly Lensed Galaxy Candidate at z ~ 7.6, ''[[Astrophysical Journal|The Astrophysical Journal]]'' (2008), Volumul 678, Numărul 2, pp. 647-654. [http://adsabs.harvard.edu/abs/2008ApJ...678..647B</ref> cea de pe locul doi având <math>z=7,0</math><ref>Egami, E., et al., Spitzer and Hubble Space Telescope Constraints on the Physical Properties of the z~7 Galaxy Strongly Lensed by A2218, ''[[Astrophysical Journal|The Astrophysical Journal]]'' (2005), v. 618, Numărul 1, pp. L5-L8 [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2005ApJ...618L...5E&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=&amp;high=43a73989ff16910].</ref> iar rapoartele neconfirmate ale lui Ellis R. și alții. dintr-o [[lentilă gravitațională]] observate la un cluster îndepărtat de galaxii poate indica o galaxie cu o deplasare spre roșu de <math>z=10,1</math>.

Cea mai îndepărtată explozie de radiații gamma observată a fost [[GRB 090423]], cu o deplasare spre roșu de 8,2.<ref>{{cite journal
|title=GRB 090423 reveals an exploding star at the epoch of re-ionization
|author= Salvaterra, R.
|journal=Submitted to Nature
|year=2009
|display-authors=1
|bibcode=2009arXiv0906.1578S
|last2=Della Valle
|first2=M.
|last3=Campana
|first3=S.
|last4=Chincarini
|first4=G.
|last5=Covino
|first5=S.
|last6=d'Avanzo
|first6=P.
|last7=Fernandez-Soto
|first7=A.
|last8=Guidorzi
|first8=C.
|last9=Mannucci
|first9=F.
|volume=0906
|pages=1578
|arxiv=0906.1578
|class=astro-ph.CO
}}</ref>

Cel mai îndepărtat quasar cunoscut, CFHQS J2329-0301, se află la <math>z = 6,43 </math>.<ref>Willott, Chris J. et al., Four Quasars Above Redshift 6 Discovered by the Canada-France High-z Quasar Survey, ''[[Astronomical Journal|The Astronomical Journal]]'' (2007), v. 134, pp. 2435–2450 [http://adsabs.harvard.edu/abs/2007AJ....134.2435W&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=].</ref> Cea mai deplasată galaxie radio (TN J0924-2201) are z = 5,2<ref>Klamer et al., 2005, ApJ 621, L1</ref> și cea mai mare deplasare spre roșu a unui material molecular o constituie detecția emisiei moleculelor de CO de pe quasarul SDSS J1148+5251 cu z = 6,42<ref>Walter, Fabian et al., Molecular gas in the host galaxy of a quasar at redshift z = 6.42, ''[[Nature]]'' (2003), v. 424, pp. 406–408 [http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?2003Natur.424..406W&amp;db_key=AST&amp;data_type=HTML&amp;format=].</ref>

''Obiectele extrem de roșii'' (ERO) sunt sursele astronomice care radiază energie în zona roșie și cvasiinfraroșie a spectrului electromagnetic. Acestea pot fi galaxii cu stele tinere cu deplasare spre roșu mare însoțită de înroșirea din cauza prafului, sau ar putea fi galaxii eliptice puternic deplasate cu o populație stelară mai bătrână (și deci mai roșie).<ref>{{cite journal
 | author=Smail, Ian; Owen, F. N.; Morrison, G. E.; Keel, W. C.; Ivison, R. J.; Ledlow, M. J.
 | total=The Diversity of Extremely Red Objects
 | journal=The Astrophysical Journal | volume=581 | issue=2
 | pages=844–864 | doi=10.1086/344440 | bibcode=2002ApJ...581..844S
 | title=The Diversity of Extremely Red Objects
 | year=2002 }}</ref>
Obiectel care sunt mai roșii decât ERO sunt denumite „obiecte hiper extrem de roșii” (HERO) .<ref>{{cite journal
 | author=Totani, Tomonori; Yoshii, Yuzuru; Iwamuro, Fumihide; Maihara, Toshinori; Motohara, Kentaro
 | title=Hyper Extremely Red Objects in the Subaru Deep Field: Evidence for Primordial Elliptical Galaxies in the Dusty Starburst Phase
 | journal=The Astrophysical Journal | volume=558 | issue=2
 | year=2001 | pages=L87–L91 | doi=10.1086/323619
 | bibcode=2001ApJ...558L..87T }}</ref>

=== Studii ale deplasării spre roșu ===
[[Fișier:2dfgrs.png|left|thumb|300px|Date 2dFGRS]]

După apariția [[telescop|telescoapelor]] automate și îmbunătățirile aduse în domeniul spectroscopiei, mai multe colaborări au căutat întocmirea de hărți ale universului în spațiul deplasărilor spre roșu. Combinând deplasarea spre roșu cu datele unghiulare de poziție, un studiu al deplasărilor spre roșu conduce la obținerea unei distribuții 3D a materiei într-o anume parte a cerului. Aceste observații sunt utilizate pentru a măsura proprietățile structurii pe scară largă a universului. [[Marele Zid]], un mare [[supercluster]] de galaxii cu o lățime de peste 500 de milioane de [[An-lumină|ani-lumină]], dă un exemplu dramatic de structură pe scară largă pe care o pot detecta studiile deplasării spre roșu.<ref>M. J. Geller & J. P. Huchra, ''Science'' '''246''', 897 (1989). [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/246/4932/897 online]</ref>

Primul studiu al deplasării spre roșu a fost [[CfA Redshift Survey]], inițiat în 1977 și a cărui primă perioadă de colectare de date a fost terminată în 1982.<ref>Vezi site-ul oficial [http://cfa-www.harvard.edu/~huchra/zcat/ CfA] pentru detalii.</ref> Mai recent, [[2dF Galaxy Redshift Survey]] a determinat structura pe scară largă a unei secțiuni a Universului, măsurând valorile ''z'' pentru peste 220.000 de galaxii; colectarea datelor s-a încheiat în 2002, iar rezultatele finale au fost publicate la 30 iunie 2003.<ref>{{cite paper|title=The 2dF galaxy redshift survey: Power-spectrum analysis of the final dataset and cosmological implications|author=Shaun Cole ''et al.'' (The 2dFGRS Collaboration)|journal=Mon. Not. Roy. Astron. Soc.|volume=362|pages=505–34|year=2005|url=http://www.arxiv.org/abs/}}{{Legătură nefuncțională|date=octombrie 2022 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} [http://msowww.anu.edu.au/2dFGRS/ 2dF Galaxy Redshift Survey homepage] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070205010241/http://msowww.anu.edu.au/2dFGRS/ |date=2007-02-05 }}</ref> (Pe lângă cartografierea șabloanelor pe scară largă a galaxiilor, 2dF a stabilit o limită maximă pentru masa [[neutrino|neutrinilor]].) O altă cercetare notabilă, [[Sloan Digital Sky Survey]] (SDSS), fusese început în 2005 și încerca să măsoare peste 100 de milioane de obiecte.<ref>[http://www.sdss.org/ SDSS Homepage]</ref> SDSS a înregistrat deplasări spre roșu ale unor galaxii de până la 0,4, și s-a ocupat de detecția de [[quasar]]i cu ''z'' mai mare ca 6. [[DEEP2 Redshift Survey]] utilizează [[telescoapele Keck]] cu noul [[spectrograf]] "DEIMOS"; o urmare a programului pilot DEEP1, DEEP2 este gândit pentru a măsura galaxii cu luminozitate mică și cu deplasări de la 0,7 în sus, și urmează, deci, să furnizeze o completare pentru SDSS și 2dF.<ref>{{cite conference|title=Science objectives and early results of the DEEP2 redshift survey|author=Marc Davis ''et al.'' (DEEP2 collaboration)|year=2002|booktitle=Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Waikoloa, Hawaii, 22–28 Aug 2002| url=http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209419 }}</ref>

== Efecte datorate opticii fizice și transferului radiativ ==
Interacțiunile și fenomenele de [[transfer radiativ]] și [[optică fizică]] pot avea ca rezultat deplasări ale lungimii de undă și frecvenței radiațiilor electromagnetice. În astfel de cazuri deplasările corespund unui transfer de energie spre materie sau spre alți fotoni în loc de a corespunde unei treceri între sisteme de referință. Aceste deplasări se pot datora unor fenomene fizice cum ar fi [[Efectul Wolf|efectele de coerență]] sau [[Împrăștiere]]a de [[radiație electromagnetică]] fie din [[particule elementare]] [[Sarcină electrică|încărcate electric]], particule de aerosol, sau fluctuații ale [[Indice de refracție|indicelui de refracție]] într-un [[mediu dielectric]] ca în fenomenul radio de „whistler”.<ref name=basicastronomy /> Asemenea fenomene sunt și ele denumite deplasări spre roșu sau spre albastru, dar în interacțiunile lumină-materie din astrofizică și care au ca rezultat deplasări de energie în câmpul radiației ele sunt în general denumite „înroșiri” și nu deplasări spre roșu care, ca termen, este rezervat pentru efectele discutate mai sus.<ref name=basicastronomy />

În multe circumstanțe împrăștierea cauzează înroșirea radiației deoarece [[entropie|entropia]] are ca rezultat predominarea fotonilor de energii joase față de prezența a puțini fotoni de energii înalte (deși [[Conservarea energie|energia totală se conservă]]).<ref name=basicastronomy /> Împrăștierea nu produce aceeași schimbare relativă în lungimea de undă în tot spectrul, cu excepția unor experimente efectuate în condiții controlate cu grijă; orice ''z'' calculat este în general o [[funcție]] de lungimea de undă. Mai mult, împrăștierea cauzată de medii aleatoare are loc la multe [[unghi]]uri, iar ''z'' este o funcție și de unghiul de împrăștiere. Dacă au loc mai multe împrăștieri, sau particulele împrăștiate au o mișcare relativă, atunci există și o distorsiune a [[linie spectrală|liniilor spectrale]].<ref name=basicastronomy />

În astronomia interstelară, [[spectrul vizibil]] poate apărea mai roșu din cauza proceselor de împrăștiere într-un fenomen denumit [[înroșire interstelară]]<ref name=basicastronomy /> — la fel [[împrăștierea Rayleigh]] cauzează înroșirea atmosferică dată de [[Soare]] la [[răsărit]] și la [[apus]] și face ca restul cerului să fie albastru. Acest fenomen este diferit de deplasarea spre roșu deoarece liniile spectrale nu sunt deplasate la alte lungimi de undă la obiectele înroșite și în plus există și o slăbire a intensității și o distorsiune asociate cu fenomenul din cauza împrăștierii fotonilor la unghiuri diferite de cel de privire directă.

== Note ==
{{listănote|2}}

== Bibliografie ==

=== Articole ===
* Odenwald, S. & Fienberg, RT. 1993; "Galaxy Redshifts Reconsidered" în ''Sky & Telescope'' Feb. 2003; pp31–35 (Acest articol este util ca lectură suplimentară pentru diferențele între cele trei tipuri de deplasare spre roșu și cauzele lor.)
* Lineweaver, Charles H. și Tamara M. Davis, "[http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&colID=1&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147 Misconceptions about the Big Bang]", ''[[Scientific American]]'', martie 2005. (Acest articol este util pentru explicarea mecanismului deplasării spre roșu cosmologice, ca și pentru clarificarea unor concepții greșite în ce privește fizica extinderii universului.)

=== Cărți ===
* {{citat carte | last=Binney|first=James|coauthors=and Michael Merrifeld|title=Galactic Astronomy|publisher=Princeton University Press|year=1998|isbn=0-691-02565-7}}
* {{citat carte | author=Carroll, Bradley W. and Dale A. Ostlie| title=An Introduction to Modern Astrophysics| publisher=Addison-Wesley Publishing Company, Inc.| year=1996| isbn=0-201-54730-9}}
* {{citat carte | author=Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew | title=[[The Feynman Lectures on Physics|Feynman Lectures on Physics]]. Vol. 1 | publisher=Addison-Wesley | year=1989 | isbn=0-201-51003-0}}
* {{citat carte | last = Grøn | first = Øyvind |authorlink=Øyvind Grøn| coauthors = Hervik, Sigbjørn | title = Einstein's General Theory of Relativity | location = New York | publisher = Springer | year = 2007 | isbn = 978-0-387-69199-2}}
* {{citat carte | author=Kutner, Marc | title=Astronomy: A Physical Perspective | publisher=Cambridge University Press | year=2003 | isbn=0-521-52927-1}}
* {{citat carte | last = Misner | first = Charles | coauthors = Thorne, Kip S. and Wheeler, John Archibald | title = Gravitation | location = San Francisco | publisher = W. H. Freeman | year = 1973 | isbn = 0-7167-0344-0}}
* {{citat carte | first = P. J. E. | last = Peebles | title = Principles of Physical Cosmology | publisher = Princeton University Press | year = 1993 | isbn = 0-691-01933-9 }}
* {{citat carte | author=Taylor, Edwin F.; [[John Archibald Wheeler|Wheeler, John Archibald]] | title=Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity (2nd ed.) | publisher=W.H. Freeman | year=1992 | isbn=0-7167-2327-1}}
* {{citat carte | first = Steven | last = Weinberg | title = Gravitation and Cosmology | publisher = John Wiley | year = 1971 | isbn = 0-471-92567-5}}

== Legături externe ==
{{Commons|Redshift}}
* [http://www.astro.ucla.edu/~wright/doppler.htm Tutorial de cosmologie de Ned Wright]
* [https://web.archive.org/web/20010126130900/http://www.space.com/scienceastronomy/redshift.html Articol despre deplasarea spre roșu de la SPACE.com]
* [http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html Deplasarea spre roșu într-un glosar astronomic] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20051203093117/http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/redshift.html |date=2005-12-03 }}
* [http://www.asterism.org/tutorials/tut29-1.htm Tutorial de deplasare spre roșu de Mike Luciuk] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20051121214031/http://www.asterism.org/tutorials/tut29-1.htm |date=2005-11-21 }}
* [http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast162/Unit5/Images/hu_animexp.gif GIF animat al deplasării spre roșu cosmologice] de Wayne Hu
{{Articol de calitate}}

[[Categorie:Electromagnetism]]
[[Categorie:Spectroscopie astronomică]]
[[Categorie:Mărimi adimensionale]]