Η σύγχρονη αστρονομική έρευνα έχει συσσωρεύσει έναν εκπληκτικό πλούτο γνώσεων για το σύμπαν παρά τους ακραίους περιορισμούς στην παρατήρηση και τη συλλογή δεδομένων. Οι αστρονόμοι αναφέρουν τακτικά λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με αντικείμενα που είναι τρισεκατομμύρια μίλια μακριά. Μία από τις βασικές τεχνικές της αστρονομικής έρευνας περιλαμβάνει τη μέτρηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και την εκτέλεση λεπτομερών υπολογισμών για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας των απομακρυσμένων αντικειμένων.
Το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από ένα αστέρι αποκαλύπτει τη θερμοκρασία του και η θερμοκρασία ενός αστεριού καθορίζει τη θερμοκρασία των κοντινών αντικειμένων, όπως οι πλανήτες. Το φως παράγεται όταν τα φορτισμένα ατομικά σωματίδια δονούνται και απελευθερώνουν ενέργεια ως ελαφριά σωματίδια, γνωστά ως φωτόνια. Επειδή η θερμοκρασία αντιστοιχεί στην εσωτερική ενέργεια ενός αντικειμένου, τα θερμότερα αντικείμενα εκπέμπουν φωτόνια υψηλότερης ενέργειας. Η ενέργεια των φωτονίων καθορίζει το μήκος κύματος ή το χρώμα του φωτός. Έτσι, το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο αποτελεί ένδειξη θερμοκρασίας. Αυτό το φαινόμενο δεν παρατηρείται, ωστόσο, έως ότου ένα αντικείμενο γίνει εξαιρετικά ζεστό - περίπου 3.000 βαθμοί Κελσίου (5.432 βαθμοί Φαρενάιτ) - επειδή οι χαμηλότερες θερμοκρασίες ακτινοβολούν στο υπέρυθρο φάσμα παρά στο ορατό φάσμα.
Η έννοια του μαύρου σώματος είναι απαραίτητη για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των αστρονομικών αντικειμένων. Το μαύρο σώμα είναι ένα θεωρητικό αντικείμενο που απορροφά τέλεια την ενέργεια από όλα τα μήκη κύματος του φωτός. Επιπλέον, η εκπομπή φωτός από ένα μαύρο σώμα δεν επηρεάζεται από τη σύνθεση του αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι ένα μαύρο σώμα εκπέμπει φως σύμφωνα με ένα ορισμένο φάσμα χρωμάτων που εξαρτάται αποκλειστικά από τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Τα αστέρια δεν είναι ιδανικά blackbodies, αλλά είναι αρκετά κοντά ώστε να επιτρέπουν ακριβή προσέγγιση της θερμοκρασίας με βάση τα μήκη κύματος εκπομπών.
Μια απλή οπτική παρατήρηση δεν αποκαλύπτει τη θερμοκρασία ενός αστεριού επειδή η θερμοκρασία καθορίζει το μέγιστο μήκος κύματος εκπομπών και όχι το μόνο μήκος κύματος εκπομπών. Τα αστέρια εμφανίζονται γενικά υπόλευκα επειδή τα φάσματα εκπομπής τους καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος και το ανθρώπινο μάτι ερμηνεύει ένα μείγμα όλων των χρωμάτων ως λευκό φως. Κατά συνέπεια, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν οπτικά φίλτρα που απομονώνουν ορισμένα χρώματα και στη συνέχεια συγκρίνουν τις εντάσεις αυτών των απομονωμένων χρωμάτων για να προσδιορίσουν την κατά προσέγγιση κορυφή του φάσματος εκπομπών ενός άστρου.
Οι πλανητικές θερμοκρασίες είναι πιο δύσκολο να προσδιοριστούν επειδή η απορρόφηση και η εκπομπή Τα χαρακτηριστικά ενός πλανήτη μπορεί να μην είναι αρκετά παρόμοια με τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και εκπομπής ενός μαύρου. Η ατμόσφαιρα και τα επιφανειακά υλικά ενός πλανήτη μπορούν να αντανακλούν σημαντικές ποσότητες φωτός και μέρος της απορροφούμενης φωτεινής ενέργειας διατηρείται από το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Κατά συνέπεια, οι αστρονόμοι εκτιμούν τη θερμοκρασία ενός απομακρυσμένου πλανήτη μέσω πολύπλοκων υπολογισμών που αντιπροσωπεύουν τέτοιες μεταβλητές όπως η θερμοκρασία του το πλησιέστερο αστέρι, την απόσταση του πλανήτη από το αστέρι, το ποσοστό φωτός που ανακλάται, τη σύνθεση της ατμόσφαιρας και την περιστροφική του πλανήτη Χαρακτηριστικά.
