分光镜可将光线分成由紫到红的彩虹七色，因红色端的波长较长，所以天体的光谱线偏向波长较长的一端时，称为红位移。红位移发生在该天体离我们远去或具有强大重力时。发生在天体远离的情况称为多卜勒效应的红位移，而天体的远离速度则与红位移的量成正比。1926年发现在远方的星系，全都有红位移的现象。随后于1929年，更进一步发现红位移的量与星系的距离成正比。由上述发现，可推测星系退行的速度与距离成正比。
各种星系的红位移把来自星系的光，以分光器分为光谱时，会出现两条钙的吸收线，而且这些线会出现在较本来的位置偏向波长较长的一端(红位移)。这种位移的现象与其退行的速度成正比，并且距离越远的星系，其红位移越大。