Die moderne astronomische Forschung hat trotz extremer Einschränkungen bei der Beobachtung und Datensammlung einen erstaunlichen Wissensschatz über das Universum angesammelt. Astronomen berichten routinemäßig detaillierte Informationen über Objekte, die Billionen von Meilen entfernt sind. Eine der wesentlichen Techniken der astronomischen Untersuchung besteht darin, elektromagnetische Strahlung zu messen und detaillierte Berechnungen durchzuführen, um die Temperatur entfernter Objekte zu bestimmen.
Die Farbe des von einem Stern ausgestrahlten Lichts verrät seine Temperatur, und die Temperatur eines Sterns bestimmt die Temperatur von nahegelegenen Objekten wie Planeten. Licht entsteht, wenn geladene Atomteilchen schwingen und Energie in Form von Lichtteilchen, den sogenannten Photonen, freisetzen. Da die Temperatur der inneren Energie eines Objekts entspricht, emittieren heißere Objekte Photonen mit höherer Energie. Die Energie von Photonen bestimmt die Wellenlänge oder Farbe des Lichts; Daher ist die Farbe des von einem Objekt emittierten Lichts ein Hinweis auf die Temperatur. Dieses Phänomen ist jedoch erst zu beobachten, wenn ein Objekt extrem heiß wird – etwa 3.000 Grad Celsius (5.432 Grad Fahrenheit) -- weil niedrigere Temperaturen eher im Infrarotspektrum als im sichtbaren Bereich strahlen Spektrum.
Das Konzept eines schwarzen Körpers ist für die Temperaturmessung astronomischer Objekte unerlässlich. Ein schwarzer Körper ist ein theoretisches Objekt, das Energie von allen Wellenlängen des Lichts perfekt absorbiert. Außerdem wird die Lichtemission eines Schwarzen Körpers nicht durch die Zusammensetzung des Objekts beeinflusst. Dies bedeutet, dass ein schwarzer Körper Licht gemäß einem bestimmten Farbspektrum abstrahlt, das ausschließlich von der Temperatur des Objekts abhängt. Sterne sind keine idealen Schwarzkörper, aber sie sind nah genug, um eine genaue Annäherung der Temperatur basierend auf Emissionswellenlängen zu ermöglichen.
Eine einfache visuelle Beobachtung zeigt nicht die Temperatur eines Sterns, da die Temperatur die maximale Emissionswellenlänge und nicht die einzige Emissionswellenlänge bestimmt. Sterne erscheinen im Allgemeinen weißlich, weil ihre Emissionsspektren einen großen Wellenlängenbereich abdecken und das menschliche Auge eine Mischung aller Farben als weißes Licht interpretiert. Folglich verwenden Astronomen optische Filter, die bestimmte Farben isolieren, und vergleichen dann die Intensitäten dieser isolierten Farben, um die ungefähre Spitze des Emissionsspektrums eines Sterns zu bestimmen.
Die planetaren Temperaturen sind schwieriger zu bestimmen, da die Absorption und Emission Die Eigenschaften eines Planeten ähneln den Absorptions- und Emissionseigenschaften möglicherweise nicht ausreichend eines schwarzen Körpers. Die Atmosphäre und Oberflächenmaterialien eines Planeten können erhebliche Lichtmengen reflektieren, und ein Teil der absorbierten Lichtenergie wird durch den Treibhauseffekt zurückgehalten. Folglich schätzen Astronomen die Temperatur eines fernen Planeten durch komplexe Berechnungen, die Variablen wie die Temperatur des der nächste Stern, die Entfernung des Planeten vom Stern, der Prozentsatz des reflektierten Lichts, die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Rotation des Planeten planet Eigenschaften.