Efecto Doppler y ensanchamiento de las líneas espectrales

Segun la teoría de la cinética de un gas perfecto, la distribución de velocidades viene dada por :

donde es la masa atómica media y la constante de Boltzmann.
La anchura a media altura de esta distribución es del orden de . Tiene el mismo orden de magnitud que las velocidades medias o las velocidades más probables.
Con una temperatura estelar de entre 4000 y 40 000 K, las velocidades de agitación térmica son de 8 a 25 km/s, lo que provoca un sensible ensanchamiento de las líneas.

La rotación estelar participa también al ensanchamiento de las líneas estelares. El parámetro importante para medir este efecto corresponde a la proyección del vector velocidad de rotación ecuatorial sobre la línea de mira : . Los valores típicos de rotación varían de algunos km/s (rotadores lentos, como el Sol) a varias centenas de km/s. En el último caso, las trazas espectrales se vuelven poco visibles.
En efecto, una línea fina a velocidad rotacional nula se ensancha debido al efecto Doppler. Aplicando la ley de conservación de energía, la falta de fotones en la línea se conserva y por lo tanto el ensanchamiento de la línea viene acompañado de una disminucion de la profundidad.