Η φασματοσκοπία είναι η μελέτη των φασμάτων φωτός. Όταν το φως διέρχεται από ένα πρίσμα ή ένα φράγμα περίθλασης, εξαπλώνεται στα μήκη κύματος που το αποτελούν. Το φάσμα που προκύπτει περιέχει σκοτεινές γραμμές που ονομάζονται γραμμές απορρόφησης ή φωτεινές γραμμές που ονομάζονται γραμμές εκπομπής. Κάθε στοιχείο παράγει ένα μοναδικό μοτίβο γραμμών. Διαβάζοντας αυτά τα μοτίβα, οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν από τι αποτελείται ένα αστέρι, ένας γαλαξίας ή ένας πλανήτης.

Η τεχνική αναπτύχθηκε τον 19ο αιώνα από τους Gustav Kirchhoff και Robert Bunsen, οι οποίοι έδειξαν ότι κάθε στοιχείο έχει ένα χαρακτηριστικό φασματικό αποτύπωμα. Οι αστρονόμοι την εφάρμοσαν γρήγορα στον Ήλιο, ανακαλύπτοντας το ήλιο πριν αυτό βρεθεί στη Γη. Έκτοτε, η φασματοσκοπία έχει γίνει το πιο σημαντικό εργαλείο στην αστρονομία.

Η φασματοσκοπία αποκαλύπτει περισσότερα από απλή σύνθεση. Η μετατόπιση των φασματικών γραμμών αποκαλύπτει κίνηση. Η διεύρυνση των γραμμών αποκαλύπτει θερμοκρασία και πίεση. Η διάσπαση των γραμμών αποκαλύπτει μαγνητικά πεδία. Το σχήμα του συνεχούς αποκαλύπτει την παρουσία σκόνης. Σχεδόν όλα όσα γνωρίζουν οι αστρονόμοι για τις φυσικές ιδιότητες των ουράνιων αντικειμένων προέρχονται από τη φασματοσκοπία.

Οι σύγχρονοι φασματογράφοι είναι απίστευτα ευαίσθητοι. Μπορούν να ανιχνεύσουν πλανήτες μετρώντας την ταλάντωση ενός άστρου. Μπορούν να μετρήσουν την διαστολή του σύμπαντος. Μπορούν να αναζητήσουν βιο-υπογραφές σε ατμόσφαιρες εξωπλανητών. Το φάσμα είναι ένας κοσμικός γραμμωτός κώδικας και οι αστρονόμοι έχουν μάθει να τον διαβάζουν.