Moderni tähtitieteellinen tutkimus on koonnut hämmästyttävän runsaasti tietoa maailmankaikkeudesta huolimatta äärimmäisistä rajoituksista havainnoinnissa ja tiedonkeruussa. Tähtitieteilijät raportoivat säännöllisesti yksityiskohtaisia tietoja kohteista, jotka ovat biljoonien mailien päässä. Yksi tärkeimmistä tähtitieteellisen tutkimuksen tekniikoista sisältää sähkömagneettisen säteilyn mittaamisen ja yksityiskohtaisten laskelmien suorittamisen etäisten kohteiden lämpötilan määrittämiseksi.
Tähden säteilemän valon väri paljastaa sen lämpötilan, ja tähden lämpötila määrittää läheisten esineiden, kuten planeettojen, lämpötilan. Valo syntyy, kun varatut atomihiukkaset värisevät ja vapauttavat energiaa valohiukkasina, jotka tunnetaan fotoneina. Koska lämpötila vastaa kohteen sisäistä energiaa, kuumemmat esineet lähettävät korkeamman energian fotoneja. Fotonien energia määrittää valon aallonpituuden tai värin; siten kohteen lähettämän valon väri osoittaa lämpötilan. Tätä ilmiötä ei kuitenkaan voida havaita, ennen kuin esineestä tulee erittäin kuuma - noin 3000 astetta (5432 astetta Fahrenheit-astetta) - koska matalat lämpötilat säteilevät infrapunaspektrissä näkyvän sijasta taajuuksia.
Mustan rungon käsite on välttämätön tähtitieteellisten esineiden lämpötilan mittauksessa. Mustakappale on teoreettinen kohde, joka absorboi täydellisesti energiaa kaikilta valon aallonpituuksilta. Kohteen koostumus ei myöskään vaikuta mustan kappaleen valonsäteilyyn. Tämä tarkoittaa, että mustarunko säteilee valoa tietyn värispektrin mukaan, joka riippuu yksinomaan kohteen lämpötilasta. Tähdet eivät ole ihanteellisia mustarunkoja, mutta ne ovat riittävän lähellä mahdollistamaan lämpötilan tarkan arvioinnin päästöaallonpituuksien perusteella.
Yksinkertainen visuaalinen havainto ei paljasta tähden lämpötilaa, koska lämpötila määrittää huippupäästöaallonpituuden, ei ainoan emissioaallonpituuden. Tähdet näyttävät yleensä valkeahkoilta, koska niiden emissiospektrit kattavat laajan aallonpituusalueen, ja ihmissilmä tulkitsee kaikkien värien seoksen valkoiseksi valoksi. Tästä syystä tähtitieteilijät käyttävät optisia suodattimia, jotka eristävät tietyt värit, ja sitten ne vertaavat näiden eristettyjen värien voimakkuutta tähtien emissiospektrin likimääräisen piikin määrittämiseksi.
Planeetan lämpötiloja on vaikeampi määrittää, koska absorptio ja emissio planeetan ominaisuudet eivät välttämättä ole riittävän samanlaisia absorptio- ja päästöominaisuuksien kanssa mustan rungon. Planeetan ilmakehä ja pintamateriaalit voivat heijastaa merkittäviä määriä valoa, ja kasvihuoneilmiö pitää osan absorboidusta valoenergiasta. Tämän seurauksena tähtitieteilijät arvioivat kaukaisen planeetan lämpötilan monimutkaisilla laskelmilla, jotka ottavat huomioon muuttujat, kuten lämpötilan lähin tähti, planeetan etäisyys tähdestä, heijastuneen valon prosenttiosuus, ilmakehän koostumus ja planeetan pyörimissuunta ominaisuudet.