Hay dos métodos, uno más confiable que el otro (aunque ambos son bastante buenos).
Punto clave: cuanto más brillante es una estrella, más detalles podemos ver en su espectro; puede pensar que puede aumentar el espectro más para poder ver detalles más finos. Esto también nos permite ver líneas más débiles (no todas las líneas espectrales son igualmente intensas).
Tenemos espectros de referencia muy extensos de todos los elementos en una amplia variedad de condiciones, por lo que cuando una estrella es lo suficientemente brillante vemos muchas líneas espectrales y podemos unirlas con los espectros de referencia. No hay dos elementos que tengan espectros similares, por lo que si puede ver muchas líneas, no puede confundir fácilmente una con la otra.
Cuando puede dar cuenta de casi todas las líneas en el espectro de una estrella por un conjunto plausible de elementos en abundancias plausibles y todos con el mismo desplazamiento hacia el rojo, tiene una coincidencia muy, muy confiable y conoce con precisión el desplazamiento hacia el rojo del objeto.
Pero las estrellas distantes (y las galaxias) son muy débiles, por lo que los espectros que obtenemos son de muy baja resolución y muestran solo algunas de las líneas espectrales más fuertes. Con frecuencia pueden coincidir porque el hidrógeno es tan común que las líneas más fuertes vistas serán líneas de hidrógeno e incluso si solo puede detectar dos o tres de ellas, si tienen las mismas posiciones relativas que las líneas de hidrógeno brillantes, puede identificarlas con seguridad y leer el cambio rojo. Esto es menos confiable, pero aún lo suficientemente confiable como para que rara vez sea un problema.
En los casos más tenues, es posible que solo vea una sola línea. Tienes una idea muy aproximada del desplazamiento al rojo del brillo del objeto y todo lo que puedes hacer es asumir que es la línea de hidrógeno más fuerte y ver si está aproximadamente en la posición correcta dada la distancia deducida del brillo y el tipo del objeto. Esto también funciona, pero aún es menos confiable. (Gran parte del trabajo original del Hubble se basó en una sola línea para los objetos de mayor distancia, pero resultó ser correcto cuando se observó más tarde con un equipo dramáticamente mejor).