Astronomie ist die Wissenschaft von den Himmelskörpern, ihren physikalischen Eigenschaften und Entwicklungsprozessen. Zunächst beschränkte sich die astronomische Forschung auf die größeren Objekte unseres Sonnensystems wie Planeten, Monde und die Sonne selbst. Seit Ende des 18. Jahrhunderts wurde die Forschung immer weiter ausgedehnt auf ferne Sterne, die von ihnen gebildeten Galaxien und die zwischen den Sternen fein verteilte Materie.
Astronomische Forschung stützt sich zum größten Teil auf die elektromagnetische Strahlung, die uns von den Himmelskörpern erreicht. Sie wird in Form sichtbaren Lichts durch erdgebundene und satellitengestützte Teleskope aufgefangen. Darüber hinaus werden fast alle Wellenlängenbereiche mit entsprechenden Instrumenten untersucht, von den Radiowellen bis zur Röntgen- und Gammastrahlung.
Während man sich in historischen Zeiten im Wesentlichen mit der Bahnvermessung der Himmelskörper begnügen musste, kann heute ihre Strahlung detailliert untersucht werden. Dazu wird die Strahlung mithilfe von Spektrometern in ihre Wellenlängenanteile zerlegt. Aus solch einem Strahlungsspektrum kann zum Beispiel die chemische Zusammensetzung eines Himmelskörpers ermittelt werden. Das Spektrum kann zudem die Stärke des Magnetfelds in der Umgebung des Himmelsobjekts verraten oder die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt auf seiner weit entfernten Bahn auf die Erde zu bewegt oder sich von ihr entfernt.
Insbesondere lässt sich die Radiostrahlung der Himmelskörper mit ausladenden Parabolantennen auffangen. Da Radiowellen von Staub- und Gaswolken nicht so stark verschluckt werden wie Lichtwellen, können mit solchen Radioteleskopen auch lichtundurchlässige Zonen wie das Zentrum unserer Galaxie erforscht werden. Dennoch blockt die Erdatmosphäre die meisten Wellenlängenbereiche der elektromagnetischen Strahlung ab. Die umfassende Durchmusterung des Weltraums wird daher erst durch satellitengestützte Teleskope ermöglicht.