Durante o século XIX ocorreu um outro avanço instrumental notável com o desenvolvimento da espectroscopia estelar. William Huggins (1824-1910) é considerado um marco deste período por ter estabelecido o princípio de medir a velocidade das estrelas utilizando o efeito Doppler (homenagem ao seu descobridor J.C.A. Doppler (1803-1853)). A existência das linhas espectroscópicas já havia sido percebida anteriormente por Josef Fraunhofer. Mas Huggins foi o primeiro pesquisador a perceber as diferenças espectroscópicas entre as nebulosas gasosas,a maior parte constituída de regiões HII galácticas, e as nebulosas não gasosas a maior parte das quais viriam a ser identificadas posteriormente como galáxias.