离我们最近的恒星就是我们赖以生存的太阳，虽然最近但我们地球距离太阳也有约1.5亿公里，对人类来说是非常遥远的，但天文学家们可以告诉我们太阳的组成元素都有哪些，太阳其中有90多种化学元素，其中氢的占71%，氦27%。太阳离我们那么远，科学家是通过什么判断出太阳甚至遥远星系恒星的组成成分呢？
光学频谱的发现
对天文学家来说，恒星的距离实在是太远了，即便通过望远镜也只能看到很小的光点。那么，怎样将不同类型的恒星区分开呢？
1666年，大科学家牛顿在研究日光时发现，阳光透过玻璃窗射入后会分成几种不同的颜色，而透过三棱镜之后同样会分离出如同彩虹般的七种颜色。他由此认为，太阳光其实并不是单色光，而是由不同颜色，也就是不同波长的单色光混合而成的复合光。由于三棱镜对不同波长的光有着不同的折射率，因此当太阳光进入三棱镜后，各种颜色光的传播方向就会产生不同程度的偏折，因此在离开棱镜时会各自分散，将颜色按照一定的顺序形成光谱。这种复合光分解为单色光而形成光谱的现象，叫作光的色散。
利用色散现象将复合光分散为“单色光”这个过程叫作“分光”，这就是光学频谱，是复色光例如太阳光通过色散进行分光后，太阳光将按照光的波长大小顺序依此排列形成图案，这个图案其中最大的一部分即是人眼可以看到的可见光谱，雨后彩虹的形成跟棱镜类似，只不过彩虹是把空中的小水滴当作了一个个棱镜。因此就形成了赤橙黄绿青蓝紫的七色彩虹。不过，在可见光谱的红光和紫光以外，还存在着波长更长频率更低的红外线和波长更短频率更高的紫外线，它们都无法被肉眼所觉察，但可以通过仪器加以记录。因此，光谱中除了可见光谱外，还包括红外光谱与紫外光谱。
通过分析恒星的光谱确定恒星的组成
那么，光谱跟恒星或星系的观测有什么关系呢？正如我们前面所说，透过望远镜我们只能看到恒星模糊的光点，可如果把望远镜瞄准个别恒星或者星系并且聚焦，却可以观测到恒星或者星系的光谱。一旦观测到恒星或者星系的光谱，就可以确定恒星的温度及大气构成。通过恒星光谱来确定恒星温度的做法，得益于德国物理学家古斯塔夫·克希霍夫的发现。
1860年，古斯塔夫·克希霍夫意识到，任何物体，例如恒星，加热时会发出光或其他辐射，就像煤炭加热时会发光一样。这种炽热物体中的原子的热运动引起的发光，被称为黑体辐射。由于黑体辐射具有一个特殊的形状，这个形状会随着物体的温度而变化，因此能很容易被辨识出来。由此我们知道，炽热物体发射的光其实就像是一个温度读数，而我们从不同恒星观测到的光谱就是该恒星热状态的明信片。
确定恒星组成成分的手段，是通过恒的星光谱分析。根据一个恒星的光谱来鉴别恒星，确定它的化学组成和相对含量，我们知道，每种化学元素都会吸收独具特色的一组非常特殊的颜色，而在观测恒星的过程中，科学家发现了不同的恒星非常明显特定的颜色（单色光）的缺失，这些缺失的单色光被恒星所含的元素吸收。因此，科学家可以把化学元素能吸收的单色光和观测到的恒星光谱中缺失的那些单色光颜色相对照，就能确定在那个恒星中存在着哪些元素。
