Le décalage rouge est un moyen utilisé par les astronomes pour déterminer la distance de tout objet très éloigné dans l'Univers. Le décalage rouge est un exemple de l'effet Doppler.
La façon la plus simple de ressentir l'effet Doppler est d'écouter un train en mouvement. Lorsque le train se dirige vers une personne, le son qu'il émet en s'approchant d'elle semble plus aigu, car la fréquence du son est un peu serrée. Lorsque le train s'éloigne, le son s'étire et son tonalité est plus grave. La même chose se produit avec la lumière lorsqu'un objet qui émet de la lumière se déplace très rapidement. Un objet, comme une étoile ou une galaxie lointaine qui se rapproche de nous, paraîtra plus bleu que d'habitude. C'est ce qu'on appelle le décalage bleu. Une étoile ou une galaxie qui s'éloigne de nous paraîtra plus rouge que si la source ne se déplaçait pas dans notre cadre de référence. C'est là que le décalage vers le rouge a pris son nom, puisque les couleurs sont décalées vers l'extrémité rouge du spectre.
Si les astronomes peuvent savoir jusqu'où la lumière est déplacée, c'est parce que les éléments chimiques, comme l'hydrogène et l'oxygène, ont des empreintes lumineuses uniques qu'aucun autre élément ne possède. Les astronomes utilisent la spectroscopie pour analyser la lumière d'un objet (galaxie ou étoile). Une fois qu'ils le savent, ils vérifient la différence entre l'endroit où les raies spectrales sont comparées à l'endroit où elles se trouvent normalement. Ils peuvent ainsi savoir si l'objet se rapproche ou s'éloigne de nous, et à quelle vitesse il se déplace. Plus il va vite, plus les raies spectrales s'éloignent de leur position normale dans le spectre.
