Нам відомо, що вивчення одного лише спектра дозволяє астроному дізнатися, з чого складається зірка, що знаходиться за багато мільярдів миль і які в ній є елементи, дозволяють виміряти температуру зірки, обчислити швидкість її руху і визначити, до Землі або від Землі спрямований цей рух.
Спектр складається з ліній, на які розпадається біле світло, коли воно переломлюється, проходячи, наприклад, через призму. Крім різних відтінків кольорів, по всьому спектру розташовуються сотні паралельних ліній. Вони називаються «фраунгоферовими лініями» на честь їхнього відкривача Фраунгофера.
Кожен хімічний елемент у газоподібному чи пароподібному стані має своє власне поєднання ліній, що займають своє місце у спектрі. Ці лінії позначають кольори, які елемент, нагрітий до свічення, поглинає зі світла. Це означає, що вчений може визначити, з чого складається будь-яка речовина незалежно від того, на якій відстані вона знаходиться. Кожен елемент має свою темну лінію, або спектр поглинання, що відрізняється від спектру будь-якого іншого елемента. За допомогою простого порівняння спектра матеріалу, що вивчається, зі спектрами відомих елементів фізик може визначити, що це таке. Інакше кажучи, кожен елемент залишає «відбитки пальців» як світлового малюнка.
Оскільки температура викликає зміни у положенні спектральних ліній елемента, астрономи здатні багато сказати про температуру зірок, віддалених на мільярди миль. Коли зірка рухається у наш бік, лінії спектру зміщуються у напрямі фіолетової частини спектра. Якщо ж зірка рухається від нас, лінії зміщуються у напрямку червоної частини. За ступенем переміщення вчені розрахували, що деякі зірки мчать у просторі зі швидкістю 150 миль на секунду!