جمعت الأبحاث الفلكية الحديثة ثروة مذهلة من المعرفة حول الكون على الرغم من القيود الشديدة المفروضة على المراقبة وجمع البيانات. يقدم علماء الفلك بشكل روتيني معلومات مفصلة حول الأشياء التي تبعد تريليونات الأميال. تتضمن إحدى التقنيات الأساسية للتحقيق الفلكي قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي وإجراء حسابات مفصلة لتحديد درجة حرارة الأجسام البعيدة.
يكشف لون الضوء المنبعث من النجم عن درجة حرارته ، وتحدد درجة حرارة النجم درجة حرارة الأجسام القريبة مثل الكواكب. ينتج الضوء عندما تهتز الجسيمات الذرية المشحونة وتطلق الطاقة كجزيئات ضوئية تعرف بالفوتونات. نظرًا لأن درجة الحرارة تتوافق مع الطاقة الداخلية للجسم ، فإن الأجسام الأكثر سخونة ستصدر فوتونات ذات طاقة أعلى. تحدد طاقة الفوتونات الطول الموجي أو اللون للضوء ؛ وبالتالي ، فإن لون الضوء المنبعث من جسم ما هو مؤشر على درجة الحرارة. ومع ذلك ، لا يمكن ملاحظة هذه الظاهرة حتى يصبح الجسم شديد الحرارة - حوالي 3000 درجة مئوية (5432 درجة فهرنهايت) - لأن درجات الحرارة المنخفضة تشع في طيف الأشعة تحت الحمراء بدلاً من المرئي نطاق.
يعتبر مفهوم الجسم الأسود ضروريًا لقياس درجة حرارة الأجسام الفلكية. الجسم الأسود هو جسم نظري يمتص الطاقة بشكل مثالي من جميع الأطوال الموجية للضوء. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتأثر انبعاث الضوء من الجسم الأسود بتكوين الجسم. هذا يعني أن الجسم الأسود يشع الضوء وفقًا لطيف معين من الألوان يعتمد فقط على درجة حرارة الجسم. النجوم ليست أجسامًا سوداء مثالية ، لكنها قريبة بما يكفي للسماح بتقريب دقيق لدرجة الحرارة بناءً على أطوال موجات الانبعاث.
لا تكشف الملاحظة المرئية البسيطة عن درجة حرارة النجم لأن درجة الحرارة تحدد ذروة الطول الموجي للانبعاث ، وليس الطول الموجي الوحيد للانبعاث. تظهر النجوم بشكل عام بيضاء لأن أطياف انبعاثها تغطي نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية ، وتفسر العين البشرية مزيجًا من جميع الألوان على أنه ضوء أبيض. وبالتالي ، يستخدم علماء الفلك المرشحات الضوئية التي تعزل ألوانًا معينة ، ثم يقارنون شدة هذه الألوان المعزولة لتحديد الذروة التقريبية لطيف انبعاث النجم.
يصعب تحديد درجات حرارة الكواكب بسبب الامتصاص والانبعاثات قد لا تكون خصائص الكوكب متشابهة بشكل كافٍ مع خصائص الامتصاص والانبعاث لجسم أسود. يمكن أن يعكس الغلاف الجوي للكوكب والمواد السطحية للكوكب كميات كبيرة من الضوء ، ويتم الاحتفاظ ببعض الطاقة الضوئية الممتصة من خلال تأثير الاحتباس الحراري. وبالتالي ، يقدر علماء الفلك درجة حرارة كوكب بعيد من خلال حسابات معقدة تفسر متغيرات مثل درجة حرارة كوكب الأرض. أقرب نجم ، مسافة الكوكب من النجم ، نسبة الضوء المنعكس ، تكوين الغلاف الجوي ودوران الكوكب مميزات.