Galaxien © NASA/STScI

Die Expansion des Raums führt dazu, dass auch alle elektromagnetischen Wellen wie Licht oder Radiowellen auseinandergezogen werden; ihre Wellenlängen werden also entsprechend der Raumausdehnung stetig größer. Wird zum Beispiel ursprünglich blaues Licht ausgesandt, so wird es zu einem späteren Zeitpunkt als rotes Licht empfangen – daher der Begriff „Rotverschiebung“.

Die Rotverschiebung z wird aus der Wellenlängenverschiebung im Vergleich zur ursprünglich ausgesandten Wellenlänge bestimmt. Dies ist in astronomischen Objekten recht genau durch Spektrallinien atomarer Übergänge möglich.

Die Rotverschiebung eines Signals ist ein Maß für die Ausdehnung des Raums seit der Aussendung. Dabei gilt, dass sich der Raum um einen Faktor a ausgedehnt hat, wenn die Rotverschiebung 1+z beträgt. Beobachten wir also in einer Galaxie Spektrallinien mit einer Rotverschiebung von z=1 - atomare Spektrallinien haben sich dann zum Beispiel von einer Wellenlänge von 500 nm auf 1.000 nm verschoben -, dann hat sich die Ausdehnung des Universums verdoppelt (a=2), seit dem das Licht ausgesandt wurde.

Die 3K kosmische Hintergrundstrahlung wurde ausgesandt, als das Universum nur circa ein Tausendstel seiner heutigen Ausdehnung hatte.