La moderna ricerca astronomica ha accumulato un'incredibile ricchezza di conoscenze sull'universo nonostante i limiti estremi all'osservazione e alla raccolta dei dati. Gli astronomi riportano regolarmente informazioni dettagliate su oggetti che si trovano a migliaia di miliardi di miglia di distanza. Una delle tecniche essenziali di indagine astronomica prevede la misurazione della radiazione elettromagnetica e l'esecuzione di calcoli dettagliati per determinare la temperatura di oggetti distanti.
Il colore della luce irradiata da una stella rivela la sua temperatura e la temperatura di una stella determina la temperatura degli oggetti vicini come i pianeti. La luce viene prodotta quando le particelle atomiche cariche vibrano e rilasciano energia sotto forma di particelle luminose, note come fotoni. Poiché la temperatura corrisponde all'energia interna di un oggetto, gli oggetti più caldi emetteranno fotoni di energia maggiore. L'energia dei fotoni determina la lunghezza d'onda, o colore, della luce; quindi, il colore della luce emessa da un oggetto è un'indicazione della temperatura. Questo fenomeno non è osservabile, tuttavia, fino a quando un oggetto non diventa estremamente caldo - circa 3000 gradi Celsius (5.432 gradi Fahrenheit) - perché le temperature più basse si irradiano nello spettro infrarosso piuttosto che nel visibile spettro.
Il concetto di corpo nero è essenziale per misurare la temperatura degli oggetti astronomici. Un corpo nero è un oggetto teorico che assorbe perfettamente energia da tutte le lunghezze d'onda della luce. Inoltre, l'emissione di luce da un corpo nero non è influenzata dalla composizione dell'oggetto. Ciò significa che un corpo nero irradia luce secondo un certo spettro di colori che dipende esclusivamente dalla temperatura dell'oggetto. Le stelle non sono corpi neri ideali, ma sono abbastanza vicine da consentire un'approssimazione accurata della temperatura basata sulle lunghezze d'onda di emissione.
Una semplice osservazione visiva non rivela la temperatura di una stella perché la temperatura determina la lunghezza d'onda di emissione di picco, non l'unica lunghezza d'onda di emissione. Le stelle generalmente appaiono biancastre perché i loro spettri di emissione coprono un'ampia gamma di lunghezze d'onda e l'occhio umano interpreta una miscela di tutti i colori come luce bianca. Di conseguenza, gli astronomi utilizzano filtri ottici che isolano determinati colori, quindi confrontano le intensità di questi colori isolati per determinare il picco approssimativo dello spettro di emissione di una stella.
Le temperature planetarie sono più difficili da determinare perché l'assorbimento e l'emissione le caratteristiche di un pianeta potrebbero non essere adeguatamente simili alle caratteristiche di assorbimento ed emissione di un corpo nero. L'atmosfera di un pianeta e i materiali di superficie possono riflettere quantità significative di luce e parte dell'energia luminosa assorbita viene trattenuta dall'effetto serra. Di conseguenza, gli astronomi stimano la temperatura di un pianeta lontano attraverso calcoli complessi che tengono conto di variabili come la temperatura del stella più vicina, la distanza del pianeta dalla stella, la percentuale di luce che viene riflessa, la composizione dell'atmosfera e la rotazione del pianeta caratteristiche.