علم الأطياف هو دراسة أطياف الضوء. عندما يمر الضوء عبر منشور أو محزز حيود، فإنه ينقسم إلى أطوال موجاته المكونة له. يحتوي الطيف الناتج على خطوط داكنة تُسمى خطوط الامتصاص، وخطوط ساطعة تُسمى خطوط الانبعاث. ينتج كل عنصر نمطًا فريدًا من الخطوط. من خلال قراءة هذه الأنماط، يستطيع علماء الفلك تحديد مكونات النجوم والمجرات والكواكب.

طُوِّرت هذه التقنية في القرن التاسع عشر على يد غوستاف كيرشوف وروبرت بنسن، اللذين أثبتا أن لكل عنصر بصمة طيفية مميزة. وسرعان ما طبّقها علماء الفلك على الشمس، فاكتشفوا الهيليوم قبل اكتشافه على الأرض. ومنذ ذلك الحين، أصبح التحليل الطيفي الأداة الأهم في علم الفلك.

يكشف التحليل الطيفي أكثر من مجرد التركيب. فإزاحة الخطوط الطيفية تدل على الحركة، واتساعها يدل على درجة الحرارة والضغط، وانقسامها يدل على المجالات المغناطيسية، وشكل الطيف المتصل يدل على وجود الغبار. وكل ما يعرفه علماء الفلك تقريباً عن الخصائص الفيزيائية للأجرام السماوية مستمد من التحليل الطيفي.

تتميز أجهزة التحليل الطيفي الحديثة بحساسية فائقة. فهي قادرة على رصد الكواكب من خلال قياس تذبذب النجوم، وقياس تمدد الكون، والبحث عن مؤشرات حيوية في أغلفة الكواكب الخارجية. يُعدّ الطيف بمثابة رمز شريطي كوني، وقد تمكّن علماء الفلك من قراءته.