빛으로 알아내는 성질
천체의 밝기와 색, 스펙트럼은 온도와 조성, 움직임 등을 추론하는 단서다. 같은 밝기로 보이는 두 별도 거리와 실제 광도가 다를 수 있으므로 여러 관측을 결합해야 한다.
하나의 망원경으로 모두 보지 않는다
가시광선 외에도 전파와 적외선, 자외선과 엑스선 등 여러 파장대가 서로 다른 현상을 드러낸다. 지구 대기를 통과하는 정도가 다르기 때문에 관측 장치의 위치와 방식도 달라진다. 중력파나 입자 관측도 천체 연구에 이용된다.
이론과 관측의 비교
중력과 원자 물리, 유체와 복사에 관한 모형으로 천체의 상태와 변화를 계산한다. 관측은 모형을 검증하고 수정하는 데 쓰인다. 직접 실험할 수 없는 대상이 많지만 관측 가능한 예측을 비교한다는 과학적 과정은 중요하다.
시간을 거슬러 보는 관측
빛이 이동하는 데 시간이 걸리므로 먼 천체를 보면 과거의 상태를 관측한다. 그렇다고 멀리 있는 천체가 모두 같은 과거 시점을 보여 주는 것은 아니다. 거리의 정의와 우주의 팽창 등을 고려해야 하며 관측 가능한 범위와 전체 우주도 구분된다.