Effetto Doppler-Red Shift

L'effetto Doppler, comune a tutte le onde, fu previsto per la prima volta dal fisico tedesco C. Doppler (1803-1853) per le onde sonore. Esso consiste in un cambiamento della frequenza (numero di oscillazioni al secondo) di un'onda, rilevato quando la sorgente dell'onda e un osservatore sono in movimento l'una rispetto all'altro. La frequenza aumenta quando c'è avvicinamento (in quanto si osservano più onde nell'unità di tempo), mentre diminuisce nel caso di allontanamento (si osservano meno onde): per questo il fischio del treno è più acuto quando il mezzo si avvicina all'osservatore. L'effetto Doppler si manifesta per qualsiasi fenomeno ondulatorio e anche per la luce, provocando in questo caso variazioni di colore. La luce di una stella che si avvicina a noi ha una frequenza più elevata e si osserva quindi uno spostamento verso il violetto dello spettro luminoso (blue shift); la luce di una stella in allontanamento ha una frequenza minore e a essa corrisponde uno spostamento verso il rosso dello spettro (red shift).

La luce delle galassie è costituita da un insieme di lunghezze d'onda (tipiche degli elementi più abbondanti che le costituiscono), che si presentano all'analisi mediante spettroscopio come una successione disordinata di "righe" luminose separate fra loro, di colori diversi, dette spettri.

Gli spettri delle galassie manifestano una proprietà particolare: le righe appaiono spostate rispetto alla posizione che avrebbero gli stessi elementi considerati in laboratorio; lo spostamento è sempre verso la regione rossa dello spettro (segno che le galassie si stanno allontanando, in accordo con l'effetto Doppler) ed è tanto maggiore quanto più piccola e lontana è la galassia. Misurando le distanze, si trova che lo spostamento verso il rosso è proporzionale alla distanza. Tutte le galassie si allontanano da noi, con velocità tanto più alta quanto più sono lontane (legge di Hubble).