En un univers en expansió, les ones de llum s’allarguen, augmentant així la seva longitud d’ona, desplaçant-la cada cop més cap el roig en l’espectre electromagnètic (“redshift” en anglès).
Com que coneixem l’empremta digital dels elements en galàxies, que inclou elements com l’hidrogen i l’oxigen, sabem que emeten llum en certes longituds d’ona. A l’espectre observat—l’interval de longituds d’ona observades—mesurem la llum a longituds d’ona més vermells i mesurem la quantitat de desplaçament al vermell.
Sabem que un objecte que està emetent un so s’allunya de nosaltres perquè el so es torna més greu (menor freqüència); i al revés, sabem que s’aproxima si el so es torna més agut (major freqüència). Aquest és l’efecte Doppler, que sovint es descriu com una velocitat de retrocés. El desplaçament al roig és l’efecte equivalent per les ones de llum emeses per un objecte. Aquest efecte es pot mesurar descomposant la llum en l’arc de sant martí i mesurant la quantitat de llum que contribueix a cada color (a cada color li correspon una longitud d’ona i una freqüència diferent). Com que coneixem els elements químics presents en les galàxies, tals com l’hidrogen o l’oxigen, sabem que aquests emeten llum en unes determinades longituds d’ona. Al observar l’espectre de les estrelles, aquestes longituds d’ona característiques apareixen desplaçades cap el roig; així podem determinar la velocitat de retrocés de les estrelles i de les galaxies on son.
És important mencionar que com més lluny sigui una galàxia de nosaltres més gran serà el seu desplaçament cap el roig i per tant més gran la seva velocitat de retrocés. Per objectes propers, aquesta és la famosa llei de Hubble (o Hubble-Lemaître): la velocitat a la que se separen les galàxies és proporcional a la distancia entre elles.. Malgrat això, a mida que observem galàxies més llunyanes, formades fa molt més temps, la relació entre la distància i el desplaçament cap al roig es torna més complicada. Això està directament relacionat amb la història d’expansió de l’Univers. Si l’univers conté més matèria, llavors l’expansió s’alenteix en el temps, i els objectes amb grans desplaçaments cap al roig semblen més a prop del que s’esperaria. Per contra, si l’energia fosca està causant l’acceleració de l’expansió de l’univers, llavors els objectes amb grans desplaçaments cap al roig semblen més allunyats del que s’esperaria. Ha estat la detecció d’aquest efecte en les explosions de supernoves llunyanes el que ha guiat el descobriment de existència de l’energia fosca, i a guanyar el premi Nobel de Física del 2011. Precisament, conèixer amb molt més detall la relació entre les distàncies i el desplaçament al roig és el principal objectiu científic de DESI.
