Cercetările astronomice moderne au acumulat o uimitoare bogăție de cunoștințe despre univers, în ciuda limitărilor extreme ale observației și colectării datelor. Astronomii raportează în mod obișnuit informații detaliate despre obiecte aflate la trilioane de kilometri distanță. Una dintre tehnicile esențiale ale investigației astronomice implică măsurarea radiației electromagnetice și efectuarea de calcule detaliate pentru a determina temperatura obiectelor îndepărtate.
Culoarea luminii radiate de o stea dezvăluie temperatura acesteia, iar temperatura unei stele determină temperatura obiectelor din apropiere, cum ar fi planetele. Lumina este produsă atunci când particulele atomice încărcate vibrează și eliberează energie sub formă de particule de lumină, cunoscute sub numele de fotoni. Deoarece temperatura corespunde energiei interne a unui obiect, obiectele mai fierbinți vor emite fotoni de energie mai mare. Energia fotonilor determină lungimea de undă sau culoarea luminii; astfel, culoarea luminii emise de un obiect este o indicație a temperaturii. Acest fenomen nu este observabil, însă, până când un obiect nu devine extrem de fierbinte - aproximativ 3.000 de grade Celsius (5.432 grade Fahrenheit) - deoarece temperaturile mai scăzute radiază în spectrul infraroșu, mai degrabă decât în vizibil spectru.
Conceptul de corp negru este esențial pentru măsurarea temperaturii obiectelor astronomice. Un corp negru este un obiect teoretic care absoarbe perfect energia din toate lungimile de undă ale luminii. În plus, emisia de lumină de la un corp negru nu este influențată de compoziția obiectului. Aceasta înseamnă că un corp negru radiază lumină în funcție de un anumit spectru de culori care depinde numai de temperatura obiectului. Stelele nu sunt corpuri negre ideale, dar sunt suficient de apropiate pentru a permite o aproximare exactă a temperaturii pe baza lungimilor de undă de emisie.
O simplă observație vizuală nu dezvăluie temperatura unei stele, deoarece temperatura determină lungimea de undă de emisie de vârf, nu singura lungime de undă de emisie. Stelele apar în general albicioase deoarece spectrele lor de emisie acoperă o gamă largă de lungimi de undă, iar ochiul uman interpretează un amestec de toate culorile ca lumină albă. În consecință, astronomii folosesc filtre optice care izolează anumite culori, apoi compară intensitățile acestor culori izolate pentru a determina vârful aproximativ al spectrului de emisie al unei stele.
Temperaturile planetare sunt mai dificil de determinat, deoarece absorbția și emisia caracteristicile unei planete pot să nu fie în mod adecvat similare cu caracteristicile de absorbție și emisie a unui corp negru. Atmosfera și materialele de la suprafață ale unei planete pot reflecta cantități semnificative de lumină, iar o parte din energia luminii absorbite este reținută de efectul de seră. În consecință, astronomii estimează temperatura unei planete îndepărtate prin calcule complexe care iau în calcul variabile precum temperatura cea mai apropiată stea, distanța planetei de stea, procentul de lumină reflectată, compoziția atmosferei și rotația planetei caracteristici.
