Modern astronomisch onderzoek heeft een verbazingwekkende rijkdom aan kennis over het universum verzameld, ondanks extreme beperkingen op observatie en gegevensverzameling. Astronomen rapporteren routinematig gedetailleerde informatie over objecten die zich op biljoenen kilometers afstand bevinden. Een van de essentiële technieken van astronomisch onderzoek omvat het meten van elektromagnetische straling en het uitvoeren van gedetailleerde berekeningen om de temperatuur van verre objecten te bepalen.
De kleur van het licht dat door een ster wordt uitgestraald, onthult zijn temperatuur, en de temperatuur van een ster bepaalt de temperatuur van nabije objecten zoals planeten. Licht wordt geproduceerd wanneer geladen atomaire deeltjes trillen en energie vrijgeven als lichtdeeltjes, bekend als fotonen. Omdat de temperatuur overeenkomt met de interne energie van een object, zullen warmere objecten fotonen met hogere energie uitzenden. De energie van fotonen bepaalt de golflengte of kleur van licht; dus de kleur van het licht dat door een object wordt uitgestraald, is een indicatie van de temperatuur. Dit fenomeen is echter pas waarneembaar als een object extreem heet wordt - ongeveer 3.000 graden Celsius (5.432 graden Fahrenheit) - omdat lagere temperaturen in het infraroodspectrum uitstralen in plaats van in het zichtbare spectrum.
Het concept van een zwart lichaam is essentieel voor het meten van de temperatuur van astronomische objecten. Een zwart lichaam is een theoretisch object dat perfect energie absorbeert van alle golflengten van licht. Bovendien wordt de emissie van licht van een zwart lichaam niet beïnvloed door de samenstelling van het object. Dit betekent dat een zwart lichaam licht uitstraalt volgens een bepaald kleurenspectrum dat uitsluitend afhangt van de temperatuur van het object. Sterren zijn geen ideale zwarte lichamen, maar ze zijn dichtbij genoeg om een nauwkeurige benadering van de temperatuur mogelijk te maken op basis van emissiegolflengten.
Een eenvoudige visuele waarneming onthult de temperatuur van een ster niet omdat de temperatuur de piekemissiegolflengte bepaalt, niet de enige emissiegolflengte. Sterren zien er over het algemeen witachtig uit omdat hun emissiespectra een breed scala aan golflengten bestrijken, en het menselijk oog interpreteert een mengsel van alle kleuren als wit licht. Daarom gebruiken astronomen optische filters die bepaalde kleuren isoleren, en vervolgens vergelijken ze de intensiteit van deze geïsoleerde kleuren om de geschatte piek van het emissiespectrum van een ster te bepalen.
Planetaire temperaturen zijn moeilijker te bepalen omdat de absorptie en emissie kenmerken van een planeet zijn mogelijk niet voldoende vergelijkbaar met de absorptie- en emissiekenmerken van een zwart lichaam. De atmosfeer en oppervlaktematerialen van een planeet kunnen aanzienlijke hoeveelheden licht reflecteren, en een deel van de geabsorbeerde lichtenergie wordt vastgehouden door het broeikaseffect. Daarom schatten astronomen de temperatuur van een verre planeet door middel van complexe berekeningen die rekening houden met variabelen als de temperatuur van de aarde dichtstbijzijnde ster, de afstand van de planeet tot de ster, het percentage licht dat wordt gereflecteerd, de samenstelling van de atmosfeer en de rotatie van de planeet kenmerken.