Modern astronomisk forskning har samlat en förvånande mängd kunskap om universum trots extrema begränsningar av observation och datainsamling. Astronomer rapporterar rutinmässigt detaljerad information om objekt som är miljarder mil bort. En av de viktigaste teknikerna för astronomisk undersökning handlar om att mäta elektromagnetisk strålning och utföra detaljerade beräkningar för att bestämma temperaturen på avlägsna föremål.
Ljusfärgen som utstrålas av en stjärna avslöjar dess temperatur, och temperaturen hos en stjärna bestämmer temperaturen på närliggande föremål som planeter. Ljus produceras när laddade atompartiklar vibrerar och frigör energi som ljuspartiklar, så kallade fotoner. Eftersom temperaturen motsvarar ett objekts inre energi kommer varmare objekt att avge foton med högre energi. Fotonenergin bestämmer ljusets våglängd eller färg; sålunda är färgen på ljuset som emitteras av ett objekt en indikation på temperaturen. Detta fenomen kan dock inte observeras förrän ett föremål blir extremt varmt - cirka 3000 grader Celsius (5,432 grader Fahrenheit) - eftersom lägre temperaturer strålar ut i det infraröda spektrumet snarare än det synliga spektrum.
Begreppet svart kropp är viktigt för att mäta temperaturen på astronomiska föremål. Ett svart kropp är ett teoretiskt objekt som perfekt absorberar energi från alla ljusets våglängder. Dessutom påverkas inte utsläppet av ljus från en svart kropp av objektets sammansättning. Detta innebär att en svart kropp utstrålar ljus enligt ett visst färgspektrum som enbart beror på temperaturen på objektet. Stjärnor är inte ideala svartkroppar, men de är tillräckligt nära för att möjliggöra en exakt uppskattning av temperaturen baserat på emissionsvåglängder.
En enkel visuell observation avslöjar inte en stjärnas temperatur eftersom temperaturen bestämmer toppemissionsvåglängden, inte den enda emissionsvåglängden. Stjärnor verkar vanligtvis vitaktiga eftersom deras emissionsspektra täcker ett brett spektrum av våglängder, och det mänskliga ögat tolkar en blandning av alla färger som vitt ljus. Följaktligen använder astronomer optiska filter som isolerar vissa färger, sedan jämför de intensiteten hos dessa isolerade färger för att bestämma den ungefärliga toppen för en stjärns emissionsspektrum.
Planetära temperaturer är svårare att bestämma eftersom absorptionen och utsläppen egenskaper hos en planet kanske inte är tillräckligt lik absorptions- och utsläppskarakteristika av en svart kropp. En planetens atmosfär och ytmaterial kan reflektera betydande mängder ljus, och en del av den absorberade ljusenergin bibehålls av växthuseffekten. Följaktligen uppskattar astronomer temperaturen på en avlägsen planet genom komplexa beräkningar som tar hänsyn till sådana variabler som temperaturen på närmaste stjärna, planetens avstånd från stjärnan, procenten av ljus som reflekteras, atmosfärens sammansättning och planetens rotation egenskaper.
