Pergeseran merah adalah pergeseran frekuensi gelombang elektromagnetik yang disebabkan oleh gerakan benda. Cahaya dari objek yang bergerak menjauh dari pengamat memiliki gelombang cahaya yang bergeser ke arah bagian spektrum merah. Pergeseran merah umumnya diamati dalam astronomi, terutama dalam pengamatan objek yang sangat jauh. Efeknya tidak terbatas pada radiasi elektromagnetik dalam rentang yang terlihat, meskipun istilah ini digunakan karena beberapa objek astronomi yang surut tampak berwarna merah.
Pergeseran merah adalah hasil dari efek Doppler. Efek Doppler berlaku untuk gelombang suara serta gelombang elektromagnetik dan sering dialami manusia setiap hari. Klakson kereta api yang mendekat terdengar lebih tinggi nadanya daripada saat kereta bergerak menjauh, meskipun klakson itu sendiri menghasilkan nada nada yang konstan. Ini karena suara merambat dengan kecepatan yang seragam dalam media tertentu—frekuensi gelombang suaralah yang berubah berdasarkan pergerakan kereta api. Efek serupa terjadi dengan cahaya, dengan cahaya frekuensi rendah yang dihasilkan dari sumber yang bergerak menjauh di ruang angkasa.
Dalam spektrum cahaya tampak, gelombang cahaya frekuensi rendah dirasakan oleh manusia sebagai warna merah. Gelombang cahaya frekuensi tinggi terlihat berwarna biru. Oleh karena itu, pergeseran merah akan dihasilkan dari cahaya yang sumbernya menjauh dari pengamat. Galaksi, misalnya, yang bergerak menjauh dari Bumi dengan kecepatan tinggi mungkin tampak berwarna merah. Demikian juga, galaksi yang mendekat bisa terlihat biru jika kecepatannya berada dalam kisaran tertentu.
Meskipun istilah pergeseran merah menyiratkan perubahan warna, efek Doppler berlaku untuk seluruh spektrum elektromagnetik. Semua radiasi, yang salah satu jenisnya adalah cahaya tampak, digeser berdasarkan kecepatan relatif sumber radiasi. Sebuah objek astronomi yang bergerak menjauh dengan kecepatan yang cukup dapat “bergeser merah” keluar dari seluruh spektrum yang terlihat—bahkan melewati warna merah. Radiasi yang dihasilkan yang diterima oleh pengamat akan berada dalam kisaran radiasi infra merah, yang tidak terlihat oleh mata telanjang. Dengan demikian, para astronom menggunakan istilah pergeseran merah untuk menunjukkan setiap pergeseran radiasi menuju frekuensi yang lebih rendah.
Pada 1920-an, astronom Amerika Edwin Hubble dan yang lainnya mengamati bahwa sebagian besar galaksi tampak mengalami pergeseran merah, dengan jumlah pergeseran merah yang sebanding dengan jaraknya dari Bumi. Semakin jauh galaksi, semakin cepat mereka tampak bergerak menjauh dari Bumi. Tren ini disebut hukum Hubble, dan ini memberikan beberapa bukti pertama yang mendukung model alam semesta yang mengembang yang berasal dari Big Bang. Dalam sebuah ledakan, partikel-partikel dengan kecepatan yang berbeda-beda semuanya meningkatkan jaraknya dari semua partikel lainnya. Hal yang sama berlaku di alam semesta yang “meledak”—semua galaksi akan tampak bergerak menjauh dari pengamat mana pun.