En 1912, Vesto Slipher mesure la vitesse de la galaxie Andromède par rapport à nous. Pour cela, il utilise la spectroscopie : en étudiant le spectre d'Andromède, il observe que certaines raies d'émission associées à des atomes bien connus sont légèrement déplacées. C'est le cas par exemple de la raie $H\alpha$ qui correspond à une transition électronique particulière dans l'atome d'hydrogène, qui émet à une longueur d'onde de 656,3 nm mais qui est observée à une longeur d'onde légèrement inférieure (un décalage d'un millième en valeur relative !). V. Slipher pense que cet écart est dû à l'effet Doppler : une onde émise par une source en mouvement est perçue à une longueur d'onde différente de la longueur d'onde d'émission. Il connait aussi la relation entre la vitesse radiale d'éloignement de la source et la différence de longueur d'onde : \begin{equation} v_{radiale} = \dfrac{\lambda_{rec} - \lambda_0}{\lambda_0} c \end{equation} Pour Andromède, il trouve une valeur d'environ -300 km/s ! Le signe moins indique qu'elle se rapproche de nous. Cette valeur est un peu surprenante : elle est un ordre de grandeur supérieur à la vitesse typique des étoiles et des nébuleuses planétaires dont on avait mesuré les spectres. Cela a une conséquence importante, puisque cette vitesse exclut que les galaxies soient fortement liées gravitationnellement à la nôtre. On comprend alors à ce moment que cela favorise l'hypothèse selon laquelle ces objets sont relativement indépendants et de même nature que la Voie Lactée. Il n'était en effet pas exclu à l'époque que ces galaxies qu'on appelait alors "spirales nébuleuses" ne fassent partie de la Voie Lactée.
Slipher continue ses observations sur les galaxies. En 1917, il a observé le spectre de 25 d'entre elles. Le résultat est étonnant : seules 4 parmi les 25 se rapprochent de nous. Toutes les autres s'éloignent ! Puisque la plupart des galaxies s'éloignent, les raies lumineuses (donc entre le rouge et le bleu) qu'elles émettent sont décalées vers des longueurs d'ondes plus grandes c'est-à-dire vers le rouge : on parle de décalage vers le rouge ou encore de redshift. Slipher trouve des vitesses dépassant 1000 km/s : il est clair que ces "spirales nébuleuses" sont des objets indépendants de notre galaxie, la Voie Lactée.
