La espectroscopia es el estudio de los espectros de luz. Cuando la luz atraviesa un prisma o una red de difracción, se descompone en sus longitudes de onda componentes. El espectro resultante contiene líneas oscuras, llamadas líneas de absorción, y líneas brillantes, llamadas líneas de emisión. Cada elemento produce un patrón de líneas único. Al interpretar estos patrones, los astrónomos pueden determinar de qué está compuesta una estrella, una galaxia o un planeta.

La técnica fue desarrollada en el siglo XIX por Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen, quienes demostraron que cada elemento posee una huella espectral característica. Los astrónomos la aplicaron rápidamente al Sol, descubriendo el helio antes de que se encontrara en la Tierra. Desde entonces, la espectroscopia se ha convertido en la herramienta más importante de la astronomía.

La espectroscopia revela más que la composición. El desplazamiento de las líneas espectrales revela movimiento. El ensanchamiento de las líneas revela temperatura y presión. La división de las líneas revela campos magnéticos. La forma del continuo revela la presencia de polvo. Casi todo lo que los astrónomos saben sobre las propiedades físicas de los objetos celestes proviene de la espectroscopia.

Los espectrógrafos modernos son increíblemente sensibles. Pueden detectar planetas midiendo la oscilación de una estrella. Pueden medir la expansión del universo. Pueden buscar biofirmas en las atmósferas de los exoplanetas. El espectro es un código de barras cósmico, y los astrónomos han aprendido a interpretarlo.