Moderní astronomický výzkum nashromáždil ohromné množství znalostí o vesmíru i přes extrémní omezení pozorování a sběru dat. Astronomové běžně hlásí podrobné informace o objektech vzdálených biliony kilometrů. Jedna ze základních technik astronomického výzkumu zahrnuje měření elektromagnetického záření a provádění podrobných výpočtů ke stanovení teploty vzdálených objektů.
Barva světla vyzařovaného hvězdou odhaluje jeho teplotu a teplota hvězdy určuje teplotu blízkých objektů, jako jsou planety. Světlo je produkováno, když nabité atomové částice vibrují a uvolňují energii jako světelné částice, známé jako fotony. Protože teplota odpovídá vnitřní energii objektu, teplejší objekty budou vyzařovat fotony vyšší energie. Energie fotonů určuje vlnovou délku nebo barvu světla; barva světla vyzařovaného objektem je tedy údajem o teplotě. Tento jev není pozorovatelný, dokud se objekt extrémně nezahřívá - asi 3000 stupňů Celsia (5 432 stupňů Fahrenheita) - protože nižší teploty vyzařují spíše v infračerveném spektru než ve viditelném spektrum.
Koncept černého tělesa je nezbytný pro měření teploty astronomických objektů. Černé těleso je teoretický objekt, který dokonale absorbuje energii ze všech vlnových délek světla. Navíc emise světla z černého tělesa není ovlivněna skladbou objektu. To znamená, že černé těleso vyzařuje světlo podle určitého spektra barev, které závisí pouze na teplotě objektu. Hvězdy nejsou ideálními černými tělesy, ale jsou dostatečně blízko, aby umožňovaly přesnou aproximaci teploty na základě emisních vlnových délek.
Jednoduché vizuální pozorování neodhalí teplotu hvězdy, protože teplota určuje maximální emisní vlnovou délku, nikoli jedinou emisní vlnovou délku. Hvězdy obecně vypadají bělavě, protože jejich emisní spektra pokrývají širokou škálu vlnových délek a lidské oko interpretuje směs všech barev jako bílé světlo. V důsledku toho astronomové používají optické filtry, které izolují určité barvy, poté porovnávají intenzitu těchto izolovaných barev a určují přibližný vrchol emisního spektra hvězdy.
Planetární teploty je obtížnější určit kvůli absorpci a emisi charakteristiky planety nemusí být adekvátně podobné absorpčním a emisním charakteristikám černého těla. Atmosféra a povrchové materiály planety mohou odrážet významné množství světla a část absorbované světelné energie je zadržována skleníkovým efektem. V důsledku toho astronomové odhadují teplotu vzdálené planety pomocí složitých výpočtů, které zohledňují takové proměnné, jako je teplota nejbližší hvězda, vzdálenost planety od hvězdy, procento odráženého světla, složení atmosféry a rotace planety charakteristiky.