En 1916 et 1917, Vesto Melvin Slipher et Francis G. Pease mesurent les composantes radiales des vitesses d'un certain nombre de « nébuleuses » grâce à l'effet Doppler-Fizeau qui affecte leurs raies spectrales. En 1919, Harlow Shapley remarque que la plupart de ces objets s'éloignent de nous, mais ne fournit pas d'interprétation satisfaisante à ce phénomène, car il est convaincu qu'ils appartiennent à la Voie lactée. En 1921, Shapley et Heber D. Curtis entament un débat sur la nature des nébuleuses : Curtis est persuadé qu'elles sont en fait des « univers-îles » très éloignés, semblables à notre Galaxie. Cette idée va être confirmée par la résolution en étoiles de certaines nébuleuses et par la mesure de leurs distances grâce à l'utilisation d'étoiles variables, les céphéides. Edwin P. Hubble accumule les observations spectroscopiques de nébuleuses de plus en plus faibles. Il publie, dans le numéro daté du 15 mars 1929 des Proceedings of the National Academy of Sciences, un article, « A Relation Between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae », dans lequel il énonce ce qui deviendra la loi de Hubble : la vitesse d'éloignement des « nébuleuses extra-galactiques », que l'on sait aujourd'hui être des galaxies, est proportionnelle à leur distance, estimée statistiquement d'après leur éclat apparent. Cette découverte va jeter le trouble chez de nombreux cosmologistes, et l'hypothèse d'une expansion de l'Univers à partir d'un big bang initial devra attendre plusieurs décennies avant d'être universellement acceptée.
James LEQUEUX
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