Die Spektroskopie ist die Untersuchung von Lichtspektren. Wenn Licht durch ein Prisma oder ein Beugungsgitter fällt, wird es in seine Spektralfarben aufgespalten. Das resultierende Spektrum enthält dunkle Linien, sogenannte Absorptionslinien, und helle Linien, sogenannte Emissionslinien. Jedes Element erzeugt ein einzigartiges Linienmuster. Durch die Analyse dieser Muster können Astronomen die Zusammensetzung von Sternen, Galaxien oder Planeten bestimmen.

Die Technik wurde im 19. Jahrhundert von Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen entwickelt, die nachwiesen, dass jedes Element einen charakteristischen spektralen Fingerabdruck besitzt. Astronomen wandten sie rasch auf die Sonne an und entdeckten Helium, bevor es auf der Erde gefunden wurde. Seitdem ist die Spektroskopie zum wichtigsten Werkzeug der Astronomie geworden.

Die Spektroskopie offenbart mehr als nur die Zusammensetzung. Die Verschiebung von Spektrallinien zeigt Bewegungen an. Die Linienverbreiterung gibt Aufschluss über Temperatur und Druck. Die Linienaufspaltung offenbart Magnetfelder. Die Form des Kontinuums verrät das Vorhandensein von Staub. Fast alles, was Astronomen über die physikalischen Eigenschaften von Himmelskörpern wissen, stammt aus der Spektroskopie.

Moderne Spektrographen sind unglaublich empfindlich. Sie können Planeten durch die Messung der Sternbewegung aufspüren. Sie können die Expansion des Universums messen. Sie können in Exoplanetenatmosphären nach Biosignaturen suchen. Das Spektrum ist ein kosmischer Barcode, und Astronomen haben gelernt, ihn zu lesen.