Christian Doppler (1803–1853)

Christiaan Doppler formuleerde het Dopplereffect. Het dopplereffect is het algemene natuurkundige verschijnsel waarbij de golflengte of frequentie van een golf verandert doordat bron en waarnemer ten opzichte van elkaar bewegen.

Voor licht betekent dit:
  • Beweegt een ster naar ons toe, dan worden de lichtgolven als het ware in elkaar gedrukt. De golflengte wordt korter en het spectrum verschuift naar het blauwe deel van het licht. Dit noemen we blauwverschuiving.
  • Beweegt een ster van ons af, dan worden de lichtgolven uitgerekt. De golflengte wordt langer en het spectrum verschuift naar het rode deel van het licht. Dit noemen we roodverschuiving.

De rood- of blauwverschuiving is dus het zichtbare gevolg van het dopplereffect bij licht.

Hoe wordt de snelheid berekend?

Astronomen weten uit laboratoriummetingen precies bij welke golflengte een spectraallijn van bijvoorbeeld waterstof, natrium of calcium hoort te liggen.
Vinden zij dezelfde lijn iets verder naar het rood, dan berekenen zij hoeveel de lijn is verschoven. Bij snelheden die veel kleiner zijn dan de lichtsnelheid geldt:

radiaalsnelheid = (verschuiving van de golflengte / oorspronkelijke golflengte) × lichtsnelheid
Of in formulevorm:

v = (Δλ / λ) × c

waarbij:
  • v = radiaalsnelheid
  • Δλ = gemeten verschuiving van de spectraallijn
  • λ = oorspronkelijke golflengte
  • c = de lichtsnelheid (299.792 km/s)
  • < /ul> Hiermee kunnen snelheden worden gemeten met een nauwkeurigheid van soms minder dan één meter per seconde.

    Roodverschuiving heeft niet altijd dezelfde oorzaak

    Het is belangrijk om te weten dat een roodverschuiving niet altijd door het dopplereffect wordt veroorzaakt.
    Er bestaan drie belangrijke oorzaken:

    • Doppler-roodverschuiving: een ster of sterrenstelsel beweegt van ons af.
    • Kosmologische roodverschuiving: het heelal zelf zet uit. Daardoor worden de lichtgolven onderweg uitgerekt. Dit is de roodverschuiving die astronomen waarnemen bij verre sterrenstelsels.
    • Zwaartekrachtsroodverschuiving: volgens de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein verliest licht dat uit een sterk zwaartekrachtsveld ontsnapt een beetje energie. Daardoor wordt de golflengte iets langer.
    Bij sterren in onze Melkweg is de gemeten rood- of blauwverschuiving meestal vrijwel geheel het gevolg van het dopplereffect. Bij zeer verre sterrenstelsels is juist de uitdijing van het heelal de belangrijkste oorzaak van de roodverschuiving.