Se puede medir la velocidad de una estrella o galaxia utilizando el efecto Doppler. En la vida diaria experimentamos el efecto Doppler cuando escuchamos el cambio de tono de una ambulancia o sirena de la policía, que se acerca y luego se aleja. Un experimento simple es colocar un reloj de alarma en una bolsa con un mango largo. Si otra persona hace girar la bolsa por el asa con su brazo extendido por encima de su cabeza, podemos detectar que el tono cambia cuando se mueve del reloj hacia o alejándose de nosotros. Podríamos calcular la velocidad del reloj al escuchar el cambio del tono, que es más alto si la velocidad es mayor.
Análogamente, la luz emitida por los objetos celestes también pasa por un cambio de frecuencia o cambio de color que se puede medir en función de la velocidad con que estos se aproximan o salen. La longitud de onda es más larga (más rojo) cuando se alejan de nosotros y más corta (azul) cuando se mueven hacia nosotros.
Cuando el Universo era más compacto, las ondas sonoras pasando a través de él produjeron regiones de mayor y menor densidad. Los supercúmulos de galaxias se formaron cuando la densidad de la materia era más alta. A medida que el Universo se expandió, el espacio entre las regiones de alta densidad aumentó en tamaño y volumen. La estructura filamentosa del Universo es el resultado de su expansión.