El ensanchamiento de las líneas de emisión no se debe a algo que le esté sucediendo a cada estrella individual, sino más bien a algo que afecta a toda la población.
A medida que las estrellas de una galaxia envejecen, sus órbitas cambian en relación con las órbitas de otras estrellas de la misma edad. Lo más relevante para la discusión aquí, es que la "dispersión de velocidad" de una población estelar aumenta con el tiempo. La dispersión de la velocidad puede considerarse como la desviación estándar de la distribución de la velocidad de una población estelar, y de hecho se define como tal.
A medida que la dispersión de la velocidad de una población estelar aumenta con la edad, las estrellas se moverán a velocidades cada vez más diferentes entre sí. Las líneas de emisión que medimos de estas poblaciones estelares se amplían así con el tiempo, porque las líneas de emisión que vemos, por ejemplo, de las galaxias no son de estrellas individuales sino que son espectros compuestos de miles de millones de estrellas. Debido a que las estrellas se mueven a diferentes velocidades en relación con el observador, algunas estrellas tienen su espectro desplazado al rojo y otras tienen su espectro desplazado al azul en relación con lo que sería el espectro intrínseco visto desde la población estelar dada si todas las estrellas estuvieran en reposo en relación con las demás. Cuanto mayor es la dispersión de la velocidad, más amplias son las líneas de emisión, ya que los espectros de las estrellas individuales se vuelven cada vez más rojos y azules.
En resumen, a medida que aumenta la dispersión de la velocidad, más y más estrellas están contribuyendo con espectros que tienen líneas de emisión cada vez más alejadas de lo que es el centro de la línea compuesta, por lo que la línea de emisión observada (que es una composición de las líneas de emisión de todas las estrellas) se amplía.
En la práctica, las dispersiones de velocidad se miden a partir de los anchos de las líneas espectrales, ya que es imposible medir las velocidades de las estrellas individuales para todas las galaxias excepto las más cercanas.
En cuanto a por qué la dispersión de la velocidad aumenta con el tiempo: las estrellas en su mayoría ven un potencial gravitatorio suave a partir de la gravedad sumada de todas las estrellas, gas, materia oscura, etc. de una galaxia, pero a medida que las estrellas pasan "cerca" (todavía están bastante lejos) de otras estrellas y nubes de gas, reciben pequeñas patadas orientadas al azar que hacen que sus órbitas cambien lentamente con el tiempo. Matemáticamente hablando, con el tiempo la dinámica de las poblaciones estelares se difunde en el espacio de fase. Cuanto más tiempo ha estado presente una población estelar, más patadas ha recibido cada una de sus estrellas, mayor es la difusión en el espacio de fase y mayor es la dispersión en las velocidades.
Hay algunos otros efectos que afectan al ensanchamiento de las líneas, tanto a nivel de las estrellas individuales como a nivel de la población, pero tal como yo lo entiendo, estos efectos (algunos de los cuales conducen a un estrechamiento de las líneas, en lugar de un ensanchamiento) son sub-dominantes en relación con los efectos de la dinámica cambiante de las órbitas estelares.
También añadiría que, para la luz óptica/NIR, en un rango de longitudes de onda tan pequeño como una línea de emisión típica, la extinción afecta a todas las longitudes de onda por igual y no tendría efecto en el ancho de una línea.
