Spektroskopi är läran om ljusspektra. När ljus passerar genom ett prisma eller ett diffraktionsgitter sprider det sig i sina komponentvåglängder. Det resulterande spektrumet innehåller mörka linjer som kallas absorptionslinjer eller ljusa linjer som kallas emissionslinjer. Varje element producerar ett unikt mönster av linjer. Genom att läsa dessa mönster kan astronomer avgöra vad en stjärna, galax eller planet är gjord av.

Tekniken utvecklades på 1800-talet av Gustav Kirchhoff och Robert Bunsen, som visade att varje grundämne har ett karakteristiskt spektralfingeravtryck. Astronomer tillämpade det snabbt på solen och upptäckte helium innan det hittades på jorden. Sedan dess har spektroskopi blivit det viktigaste verktyget inom astronomin.

Spektroskopi avslöjar mer än bara sammansättning. Förskjutningen av spektrallinjer avslöjar rörelse. Breddningen av linjer avslöjar temperatur och tryck. Delningen av linjer avslöjar magnetfält. Formen på kontinuumet avslöjar närvaron av stoft. Nästan allt astronomer vet om himlakropparnas fysikaliska egenskaper kommer från spektroskopi.

Moderna spektrografer är otroligt känsliga. De kan upptäcka planeter genom att mäta en stjärnas vinkling. De kan mäta universums expansion. De kan söka efter biosignaturer i exoplanetatmosfärer. Spektrumet är en kosmisk streckkod, och astronomer har lärt sig att läsa den.