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Neben der Doppler-Verschiebung (Eigenbewegung) und der allgemeinen Expansion kennt man noch einen weiteren Effekt, durch den Spektrallinien zum Roten hin verschoben werden: Beim Durchlaufen eines Gravitationsgefälles erfährt ein Photon eine Energie- und damit auch eine Frequenzverschiebung.
Stellen wir uns vor, dass ein Photon von der Oberfläche der Erde emittiert wird. Um die Gravitation der Erde zu überwinden und ins All zu fliegen oder eine bestimmte Höhe zu erreichen, braucht das Photon Energie. Diesen Fluchtversuch von der Anziehung der Erde kann auch als Hubarbeit betrachtet werden, wobei sich das Photon selbst von der Erde zu entfernen bzw. heben versucht. Erreicht das Photon eine bestimmte Höhe, so ist sein Energiezustand geringer als auf der Oberfläche und seine Frequenz dementsprechend auch kleiner. Die Formel für die Berechnung der Rotverschiebung in diesem Fall lautet:
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