Vemos que a luz desempenha um papel crucial em Astronomia, na medida em que os dados astronômicos constituem-se basicamente da informação nela contida, seja em que comprimento de onda for. A luz das fontes astronômicas, quando decomposta em seus diferentes comprimentos do onda (ou freqüências), constitui um espectro. Já vimos alguns exemplos de espectros estelares, que reproduzimos aqui:
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Espectros de galáxias não são muito diferentes dos estelares, pois a maior parte da luz (visível) delas vem de suas estrelas componentes. O fato de apresentarem linhas espectrais, em sua maioria de absorção é extremamente importante. Além de podermos identificar os elementos químicos responsáveis pelas linhas, podemos usá-las também para medir os movimentos das fontes astronômicas com relação a nós, sejam elas estrelas ou galáxias. Isso porque o deslocamento de uma fonte que emite luz com relação a um observador, altera a freqüência das ondas que este último recebe. Para uma fonte que se aproxima de um observador, as ondas que ela emite são captadas pelo observador com um comprimentos de onda menor do que o da onda emitida. Quando a velocidade da fonte é de afastamento, o observador recebe ondas de maior comprimento de onda. A este efeito chamamos de Efeito Doppler. Ele é ilustrado na figura abaixo. Na figura, temos uma fonte emissora movendo-se para a esquerda, de forma que observadores à esquerda receberão ondas de luz deslocadas para o azul, enquanto que observadores à direita receberão ondas deslocadas para o vermelho.
O efeito Doppler pode ser usado para detetar a presença de um objeto companheiro invisível de uma estrela que seja visível, apenas pelos desvios periódicos para o azul e para o vermelho de suas linhas espectrais, conforme mostrado na figura abaixo. Esta técnica é usada para descobrir desde buracos negros em sistemas estelares até planetas extrasolares.
Como veremos na parte que trata da Lei de Hubble, a grande maioria das galáxias está se afastando de nós, apresentando portanto desvios para o vermelho em suas raias espectrais. Note que o Efeito Doppler é usado para medir velocidades em diversas situações astrofísicas, incluindo também movimentos do gás no interior da nossa galáxia (ver Curva de rotação) ou em outras galáxias, jatos de matéria em núcleos ativos (ver Galáxias em interação e núcleos ativos), etc.