当观星者仰望夜空时，他们看到了光明。它是宇宙的一个重要组成部分，已经穿越了很远的距离。这种光，正式称为“电磁辐射”，包含了有关它来自的物体的信息宝库，从它的温度到它的运动。

天文学家用一种叫做“光谱学”的技术研究光。它允许他们把它分解成波长，创造出所谓的“光谱”。除此之外，他们还可以判断物体是否正在远离我们。它们使用一种称为“红移”的属性来描述对象在空间中彼此远离的运动。

当发射电磁辐射的物体从观察者处后退时，就会发生红移。检测到的光看起来比它应该的“更红”，因为它向光谱的“红色”端移动。红移不是任何人都能“看到”的。它是天文学家通过研究光的波长来测量的一种效应。

红移是如何工作的

物体（通常称为“源”）发射或吸收特定波长或一组波长的电磁辐射。大多数恒星发出的光范围很广，从可见光到红外、紫外线、x射线等等。

当光源离开观察者时，波长似乎“延伸”或增加。当对象后退时，每个峰值发射的距离上一个峰值更远。类似地，当波长增加（变红）时，频率和能量都会降低。

对象后退越快，其红移越大。这种现象是由于多普勒效应。地球上的人们对多普勒频移非常熟悉。例如，多普勒效应的一些最常见应用（红移和蓝移）是警用雷达炮。他们从车辆上反射信号，红移或蓝移的量告诉警官它的速度有多快。多普勒天气雷达告诉预报员风暴系统的移动速度。多普勒技术在天文学中的应用遵循同样的原理，但天文学家不是用它来记录星系，而是用它来了解它们的运动。

天文学家确定红移（和蓝移）的方法是使用一种称为光谱仪（或分光计）的仪器来观察物体发出的光。光谱线的微小差异显示出红移（红移）或蓝移（蓝移）。如果差异显示红移，则表示对象正在后退。如果它们是蓝色的，那么物体正在接近。

宇宙的膨胀

在20世纪初，天文学家认为整个宇宙都被包裹在我们自己的银河系中。然而，对其他星系（被认为只是我们星系内部的星云）的测量表明，它们确实位于银河系之外。这一发现是由天文学家埃德温·P·哈勃根据另一位名叫亨利埃塔·莱维特的天文学家对变星的测量得出的。

此外，还测量了这些星系的红移（在某些情况下还有蓝移）及其距离。哈勃惊人地发现，星系离我们越远，它的红移越大。这种关联现在被称为哈勃定律。它帮助天文学家定义宇宙的膨胀。它还表明，物体离我们越远，它们后退的速度越快。（这在广义上是正确的，例如，由于我们的“局部星系群”的运动，有一些局部星系正在向我们移动。）在大多数情况下，宇宙中的物体正在相互后退，这种运动可以通过分析它们的红移来测量。

红移在天文学中的其他用途

天文学家可以利用红移来确定银河系的运动。他们通过测量我们银河系中物体的多普勒频移来做到这一点。这些信息揭示了其他恒星和星云是如何相对于地球运动的。他们还可以测量非常遥远的星系的运动，这些星系被称为“高红移星系”。这是一个迅速发展的天文学领域。它不仅关注星系，还关注其他物体，如伽马射线爆发源。

这些物体有很高的红移，这意味着它们正以极高的速度远离我们。天文学家将字母z指定为红移。这就解释了为什么有时候会有一个故事说星系的红移是z=1或者类似的东西。宇宙最早的纪元位于z轴约100处。所以，红移也给了天文学家一种方法来了解物体有多远，以及它们移动的速度有多快。

对遥远天体的研究也为天文学家提供了137亿年前宇宙状态的快照。宇宙历史就是从大爆炸开始的。从那时起，宇宙不仅似乎在膨胀，而且它的膨胀也在加速。这种效应的来源是暗能量，宇宙中一个未被充分理解的部分。天文学家利用红移测量宇宙（大）距离​ 发现在整个宇宙历史中，加速度并不总是相同的。这种变化的原因尚不清楚，暗能量的这种效应仍然是宇宙学（宇宙起源和演化的研究）中一个有趣的研究领域

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑。