Pergeseran merah

Pergeseran merah adalah gejala ketika frekuensi cahaya yang diamati lebih rendah daripada frekuensi aslinya. Ini biasa terjadi kalau sumber menjauh dari pengamat, seperti pada efek Doppler. Secara khusus, istilah pergeseran merah dipakai untuk menjelaskan pengamatan bahwa spektrum cahaya yang terpancar oleh galaksi jauh bergeser ke frekuensi yang lebih rendah (menuju ujung merah pada spektrum, sesuai namanya) kalau dibandingkan dengan spektrum bintang yang lebih dekat. Gejala ini menjadi bukti bahwa galaksi menjauh satu sama lain dan alam semesta mulai berkembang sejak Ledakan Dahsyat.

Garis serapan dalam spektrum kasatmata dari sebuah supergugus galaksi jauh (kanan), dibandingkan dengan garis serapan dalam spektrum kasatmata dari Matahari (kiri). Panah menunjukkan pergeseran merah.

Secara umum, pergeseran merah (dan pergeseran biru, kebalikannya) dihitung sebagai berikut.

z = (frekuensi terpancar - frekuensi teramati) / frekuensi teramati

z = (panjang gelombang teramati - panjang gelombang terpancar) / panjang gelombang terpancar

Pergeseran merah yang dilihat di astronomi bisa diukur karena spektrum emisi dan absorbsi untuk atom adalah khas dan diketahui dengan baik.

Penyebab

Pergeseran merah bisa disebabkan oleh tiga sebab, yaitu (1) pergerakan sumber, (2) perluasan ruang, dan (3) efek gravitasi.

Pergerakan sumber

Jika sumber cahaya menjauh dari pengamat, pergeseran merah (z > 0) terjadi; jika sumber mendekati pengamat, pergeseran biru (z < 0) terjadi. Hal ini berlaku untuk semua gelombang sesuai efek Doppler. Jika sumber bergerak menjauh dari pengamat dengan kecepatan (v) yang jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya (c), pergeseran merah dapat diperkirakan dengan rumus berikut.

z ≈ v/c

Perluasan ruang

Model yang sekarang dipakai oleh kosmologi membenarkan perluasan ruang. Cahaya akan mengalami pergeseran merah jika ruang meluas. Dalam arti lain, tidak ada yang bergerak; namun, ruang di antaranya meluas sehingga jaraknya bertambah.

Efek gravitasi

Teori relativitas umum memuat bahwa perpindahan cahaya yang melewati bidang gravitasi yang kuat akan mengalami pergeseran merah atau biru. Ini diketahui sebagai pergeseran Einstein. Seperti nyala api pada sumbunya, yang dekat berwarna biru dan yang jauh berwarna merah.

Efek ini sangat kecil, tetapi dapat diukur di Bumi dengan menggunakan efek Mossbauer. Namun, efek ini cukup signifikan di dekat lubang hitam. Ketika benda mendekat ke cakrawala, pergeseran merah menjadi tak terhingga.

Efek gravitasi ditawarkan sebagai keterangan pergeseran merah dari kuasar pada tahun 1960-an, walaupun ini secara luas tidak disetujui sekarang.