Moderne astronomisk forskning har samlet en forbløffende viden om universet på trods af ekstreme begrænsninger for observation og dataindsamling. Astronomer rapporterer rutinemæssigt detaljerede oplysninger om objekter, der er billioner af miles væk. En af de væsentligste teknikker ved astronomisk undersøgelse involverer måling af elektromagnetisk stråling og udførelse af detaljerede beregninger for at bestemme temperaturen på fjerne objekter.
Lysets farve, der udstråles af en stjerne, afslører dens temperatur, og temperaturen på en stjerne bestemmer temperaturen på objekter i nærheden, såsom planeter. Lys produceres, når ladede atompartikler vibrerer og frigiver energi som lyspartikler, kendt som fotoner. Fordi temperaturen svarer til et objekts indre energi, udsender varmere objekter fotoner med højere energi. Fotonenergien bestemmer lysets bølgelængde eller farve; således er farven på lyset, der udsendes af en genstand, en indikation af temperaturen. Dette fænomen kan imidlertid ikke observeres, før et objekt bliver ekstremt varmt - omkring 3.000 grader Celsius (5.432 grader Fahrenheit) - fordi lavere temperaturer udstråler i det infrarøde spektrum snarere end det synlige spektrum.
Konceptet med et sort legeme er vigtigt for at måle temperaturen på astronomiske objekter. Et sort legeme er et teoretisk objekt, der perfekt absorberer energi fra alle lysets bølgelængder. Derudover er udsendelsen af lys fra et sort legeme ikke påvirket af objektets sammensætning. Dette betyder, at et sort legeme udstråler lys efter et bestemt farvespektrum, der udelukkende afhænger af objektets temperatur. Stjerner er ikke ideelle blackbodies, men de er tæt nok til at give mulighed for en nøjagtig tilnærmelse af temperaturen baseret på emissionsbølgelængder.
En simpel visuel observation afslører ikke stjernens temperatur, fordi temperaturen bestemmer den maksimale emissionsbølgelængde, ikke den eneste emissionsbølgelængde. Stjerner virker generelt hvidlige, fordi deres emissionsspektre dækker en bred vifte af bølgelængder, og det menneskelige øje fortolker en blanding af alle farver som hvidt lys. Derfor bruger astronomer optiske filtre, der isolerer bestemte farver, så sammenligner de intensiteten af disse isolerede farver for at bestemme den omtrentlige top for en stjernes emissionsspektrum.
Planetariske temperaturer er sværere at bestemme, fordi absorption og emission karakteristika ved en planet er muligvis ikke tilstrækkeligt ens med absorptions- og emissionskarakteristika af en sort krop. En planets atmosfære og overfladematerialer kan reflektere betydelige mængder lys, og noget af den absorberede lysenergi bevares af drivhuseffekten. Derfor estimerer astronomer temperaturen på en fjern planet gennem komplekse beregninger, der tager højde for sådanne variabler som temperaturen på nærmeste stjerne, planetens afstand fra stjernen, den procentdel af lys, der reflekteres, sammensætningen af atmosfæren og planetens rotation egenskaber.