20世纪初，天文学家大多认为宇宙不会膨胀出银河系。 直到1924年，美国天文学家哈勃通过当时最大的望远镜发现仙女座中的星云不是银河系的气体，而是一个完全独立的星系，就是说银河系之外存在着许多其他星系。 哈勃的发现使天文学家不得不改变对宇宙的看法，而哈勃根据星系结构区分星系的方法至今天文学上仍在延用。

美国天文学家爱德温·哈勃，是研究现代宇宙理论最著名的人物之一。 他从小喜欢天文学，1910年从美国芝加哥大学天文系肄业后，由于父亲希望他读法律，于是赴英国留学，进英国牛津大学女王学院主修法律。 1913年，他回到美国肯塔基州，开办了一家法律事务所。 但没干多久，他就决定不当律师，重又学起了天文学：1914年，哈勃在叶凯士天文台进修；1917年，获理学博士学位。

哈勃在天文台用望远镜观察夜空，研究涉及天文学家们没能回答的一个大问题——什么是星云。 当时有些天文学家认为，星云是我们银河系的一部分；也有的天文学家认为，星云是离我们很遥远的宇宙岛。

其实早在第一次世界大战后的1919年，30岁的哈勃便被一位天文学家推荐，去美国加利福尼亚州南部的威尔逊山天文台任职，开始全力从事星系的实测和研究工作。 这家天文台当时拥有世界上最大的望远镜，镜片直径达2.5米，并保持世界之最长达25年，因此给哈勃的观测和研究带来了极大的方便。

当时是20世纪20年代前后，天文台的观测条件还是非常简陋的：不但2.5米口径望远镜操纵起来颇为费力，而且时不时会出现故障。 而星系是非常暗的光源，为了拍摄到它们的光谱，在当时往往需要曝光达几十分钟乃至数小时之久，其间还必须保持对目标星系跟踪的准确性。 为获取尽可能清晰的星系光谱，哈勃观测时不得不用自己的肩膀顶起巨大的镜筒。 当时，人们这样调侃哈勃——“像冻僵了的猴子”，成夜待在五楼的望远镜观测室内，“脸被暗红色的灯光照得像个丑八怪”。

正是这种严谨的科学态度和执着的科学探究精神，终于让哈勃有了重大发现。 1923年前后，哈勃用望远镜拍摄到仙女座大星云的照片，照片上该星云外围的恒星已经可以被清晰地分辨出来。 在这些恒星中，他确认出当中第一颗造父变星。 之后一年内，他共发现了12颗造父变星。 这些造父变星位于仙女座大星云外围的区域，是有周期性亮度变化的恒星群。

1924，他又在仙女座大星云中确认出更多的造父变星，并在三角座星云和人马座星云中发现了另一些造父变星。 他用这些造父变星的亮度确定的周光关系，计算出仙女座星云距离地球约90万光年，而银河系的直径只有约10万光年。 由此他推算出仙女座星云是位于银河系以外，和银河系一样都是恒星系统。 同样，三角座星云和人马座星云也远在银河系之外。 这一发现推翻了人们当时对宇宙的看法，哈勃因此成为星系天文学奠基人和观测宇宙学创始人。

后来，哈勃研究了46个星系。 他不仅对星系进行了分类，还发现星系正在远离地球，而且越远的星系，远离的速度越快。 这一科学定律，后来被称为“哈勃定律”。 而哈勃的研究，也引导了20世纪最重大的天文发现——宇宙在膨胀。 因为过去，人们一直认为宇宙是静止的。 哈勃还发现宇宙膨胀的速率是一个常数，从而翻开了探索大宇宙新的一页。