Spettroscopio e Red-Shift

Lo spettroscopio è un apparecchio che è in grado di distinguere un elemento dall'analisi della luce che questo emette. Il principio su cui si basa non è complicato, prendiamo il caso delle stelle, più comune e senza dubbio più interessante. Dall'analisi della luce di una stella possiamo individuare gli elementi chimici principali che la compongono, grazie ad un prisma scomponiamo la luce in tutti i colori di cui è composta, otteniamo così una specie di arcobaleno che va dalla frequenza che noi traduciamo come rosso a quella che traduciamo come viola (l'infrarosso e l'ultravioletto esistono ma non sono visibili all'occhio umano).

Ogni elemento ha la caratteristica di assorbire determinate frequenze e di rifletterne altre, ossia se riceve una luce bianca (che contiene quindi tutti i colori) rifletterà tutti i colori tranne quello assorbito, ad esempio una tonalità di verde. Lo spettro di una stella contenente una sufficiente quantità di elemento chimico che assorbe una tonalità di verde avrà questo aspetto.
A seconda del posizionamento delle righe nere (indicanti la presenza di elementi che assorbono i colori della posizione indicata) possiamo capire da quali elementi è composta una stella, fantastico no?
Se una stella si allontana o avvicina a noi la sua luce subirà l'effetto doppler, ossia gli intervalli fra le vibrazioni dell'onda elettromagnetica (la vibrazione corrisponde al colore) aumenteranno quando la stella si allontana da noi, se la fonte luminosa si allontana appare infatti ovvio che l'intervallo di tempo con cui riceviamo ogni singolo fotone sarà direttamente proporzionale alla velocità che la sorgente luminosa possiede rispetto a noi.
Poiché a frequenze minori corrispondono colori tendenti al rosso e a frequenze maggiori corrispondono colori tendenti al viola, se la stella si allontana si avrà un red shift, ossia le righe spettrali saranno spostate verso il rosso, se la stella si avvicina si avrà un blue shift, ossia le righe spettrali saranno spostate verso il blu e il viola. Poiché noi già conosciamo gli elementi chimici che compongono una stella aventi determinate caratteristiche (quali la dimensione e la magnitudine assoluta), possiamo intuire ad esempio che una riga spettrale situata in una posizione anomala corrisponde in realtà alla riga dell'idrogeno spostata verso il rosso. Grazie a questo sistema si è notato che tutte le galassie si allontanano da noi, ed è questa una delle osservazioni che ci fanno propendere verso la teoria del big bang.