מחקר אסטרונומי מודרני צבר שפע מדהים של ידע על היקום למרות מגבלות קיצוניות על תצפית ואיסוף נתונים. אסטרונומים מדווחים באופן שגרתי על מידע מפורט על אובייקטים שנמצאים טריליון קילומטרים משם. אחת הטכניקות החיוניות של חקירה אסטרונומית כוללת מדידת קרינה אלקטרומגנטית וביצוע חישובים מפורטים לקביעת הטמפרטורה של עצמים רחוקים.
צבע האור שמקרין כוכב חושף את הטמפרטורה שלו, וטמפרטורת הכוכב קובעת את הטמפרטורה של עצמים סמוכים כמו כוכבי לכת. אור מופק כאשר חלקיקים אטומיים טעונים רוטטים ומשחררים אנרגיה כחלקיקי אור, המכונים פוטונים. מכיוון שהטמפרטורה מתאימה לאנרגיה הפנימית של האובייקט, אובייקטים חמים יותר פולטים פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר. האנרגיה של הפוטונים קובעת את אורך הגל, או הצבע, של האור; לפיכך, צבע האור הנפלט על ידי אובייקט הוא אינדיקציה לטמפרטורה. אולם לא ניתן לראות תופעה זו עד שאובייקט מתחמם במיוחד - כ -3,000 מעלות צלזיוס (5,432 מעלות פרנהייט) - מכיוון שטמפרטורות נמוכות יותר מקרינות בספקטרום האינפרא אדום ולא הגלוי ספֵּקטרוּם.
המושג גוף שחור חיוני למדידת הטמפרטורה של עצמים אסטרונומיים. גוף שחור הוא אובייקט תיאורטי הסופג בצורה מושלמת אנרגיה מכל אורכי הגל של האור. בנוסף, פליטת האור מגוף שחור אינה מושפעת מהרכב האובייקט. משמעות הדבר היא כי גוף שחור מקרין אור על פי ספקטרום צבעים מסוים התלוי אך ורק בטמפרטורת האובייקט. כוכבים אינם בגדים שחורים אידיאליים, אך הם קרובים מספיק בכדי לאפשר קירוב מדויק של הטמפרטורה על בסיס אורכי גל פליטה.
תצפית חזותית פשוטה אינה חושפת את הטמפרטורה של כוכב מכיוון שהטמפרטורה קובעת את אורך גל הפליטה השיא, לא את אורך הגל היחיד. כוכבים נראים בדרך כלל לבנבן מכיוון שספקטרום הפליטה שלהם מכסה טווח רחב של אורכי גל, והעין האנושית מפרשת תערובת של כל הצבעים כאור לבן. כתוצאה מכך, אסטרונומים משתמשים במסננים אופטיים המבודדים צבעים מסוימים, ואז הם משווים את העוצמות של צבעים מבודדים אלה כדי לקבוע את השיא המשוער של ספקטרום הפליטה של כוכב.
קשה יותר לקבוע טמפרטורות פלנטריות בגלל הקליטה והפליטה ייתכן שמאפייני כוכב לכת אינם דומים במידה מספקת למאפייני הקליטה והפליטה של גוף שחור. האטמוספירה של כוכב הלכת וחומרי השטח יכולים להחזיר כמויות אור משמעותיות, וחלק מאנרגיית האור הנספגת נשמרת על ידי אפקט החממה. כתוצאה מכך, אסטרונומים מעריכים את הטמפרטורה של כוכב לכת רחוק באמצעות חישובים מורכבים שמביאים בחשבון משתנים כמו הטמפרטורה של הכוכב הקרוב ביותר, מרחק כוכב הלכת מהכוכב, אחוז האור המשתקף, הרכב האטמוספירה וסיבוב כדור הארץ מאפיינים.