天文學家常常藉助分光鏡來估算天體的溫度。分光鏡是由羅伯特威廉本生（本生燈的發明者）和古斯塔夫羅伯特基爾霍夫這兩位德國科學家於1859年發明的。分光鏡最初的用途是將某種物質加熱到白熾狀態後分析其中的元素—-每種元素髮出可見光的特徵化波長。
本生還藉助分光鏡發現了兩種新元素—-銫和銣。在這之後，人們發現可以通過相同顏色的分析手段，並根據恆星或其他天體中元素髮射和吸收光譜形成的譜線分析得知遙遠天體是所存在化學元素及其相應的溫度。
許多年來，科學家們對恆星的分類方法不斷加以改進。早期的分類方式是根據恆星光譜中氫吸收譜線的強度，按照字母順序，從A到P劃分成幾個不同的等級。之後，人們又根據表面溫度的遞減對恆星重新進行分類排序，絕大多數的恆星可被分入7種不同的光譜類型。
新的星等序列從溫度最高的O等星開始到溫度最低的M等星為止，中間去掉了幾個字母，即O,B,A,F,G,K,M。科學家們編了一句著名的口訣來記憶這7個字母的順序：「啊，漂亮的姑娘，吻我吧！」（Oh Be A Fine Girl，Kiss Me。）
現在，天文學家不僅在可見光譜上觀測宇宙，而且在整個電磁波譜範圍上觀測宇宙。一般來說，低溫物體的輻射波長較長，而高溫物體的輻射波長較短。為了避免地球大氣層的干擾，科學家們將紅外望遠鏡送入宇宙空間裡，用以探測紅外短波輻射。與此同時，人們也不斷拓展X射線望遠鏡和伽馬射線望遠鏡所能探測的長波輻射範圍，以便對更高溫度的天體進行觀測。
