Bevor die Fototechnik erfunden wurde, beobachteten und dokumentierten Astronomen mit bloßem Auge. Galileo Galilei zeichnete beispielsweise die Positionen von Jupiter und seinen vier Hauptmonden auf Papier auf. Allerdings waren diese handschriftlichen Aufzeichnungen zeitaufwändig und fehleranfällig. Nach der Erfindung der Fotografie erhielten Astronomen endlich ein Werkzeug, mit dem sie Beobachtungen in Echtzeit dokumentieren konnten. Durch die Analyse von Fotos konnten Astronomen genau untersuchen, wie Sterne aussehen, welche Temperaturen sie haben, wie schnell sie sich bewegen, und sogar astronomische Themen wie das Alter von Sternen und die Zusammensetzung ihrer chemischen Elemente erforschen. Zu diesem Zweck entwickelten Astronomen spezielle Kameras, mit denen sie vor allem drei Hauptkategorien von Fotos aufnahmen: Bilder von Himmelskörpern (Bildgebung), Spektren von Himmelskörpern (Spektroskopie) und Veränderungen von Himmelskörpern im Laufe der Zeit (Photometrie). Durch diese Fotos konnten wir die vielfältigen Formen von Sternen, Nebeln und Galaxien sehen, ihre Struktur untersuchen, beispielsweise die Struktur des Kerns von Spiralgalaxien, die Struktur der Spiralarme und die Struktur der umgebenden Halo, ihre chemische Zusammensetzung und physikalischen Zustand, wie zum Beispiel die enthaltenen Elemente und ihre Temperaturen, sowie die Helligkeitsveränderungen im Laufe der Zeit erforschen.
Die von Astronomen aufgenommenen Fotos von Sternen sind oft nicht direkt verwendbar und müssen erst durch komplexe Verarbeitung und Analyse aufbereitet werden, bevor zuverlässige Schlussfolgerungen gezogen werden können. Die grundlegende theoretische Grundlage für die Analyse von Himmelskörperfotos ist der Strahlungsmechanismus der Himmelskörper. Unter Strahlung versteht man hauptsächlich die von Himmelskörpern ausgehenden elektromagnetischen Wellen. Sie sind das „Licht“, das von Atomen und Molekülen, aus denen Himmelskörper bestehen, unter verschiedenen physikalischen Bedingungen emittiert wird. Verschiedene Arten von Licht entsprechen unterschiedlichen physikalischen Mechanismen und chemischen Elementen. Beispielsweise bestimmen Astronomen die Temperatur, den Druck und die chemische Zusammensetzung der Sonnenoberfläche, indem sie das Sonnenspektrum aufnehmen und anschließend das Strahlungsmodell der Sonnenoberfläche und das Modell der Atmosphärenstruktur verwenden.
Vielleicht werden Sie bald die Frage stellen, warum man nicht Videos anstelle von Fotos verwendet. Dies liegt daran, dass mit Ausnahme von Sonne und anderen besonderen Himmelskörpern das Licht der meisten Himmelskörper, das die Erde erreicht, sehr, sehr schwach ist. Mit unserem derzeitigen technischen Niveau ist es noch nicht möglich, klare Videos aufzunehmen. Astronomen benötigen oft eine Belichtungszeit von einer Stunde oder länger, um ein klares Foto zu erhalten. Nur so können genügend Photonen gesammelt werden, um ausreichend Informationen für wissenschaftliche Analysen zu erhalten. Man kann sagen, dass die Entwicklung der modernen Astronomie auf einer Vielzahl von Sternfotos beruht. Von den früher für ein Foto hunderte von RMB kostenden fotografischen Glasnegativen bis hin zu den heute mehrere hunderttausend RMB kostenden CCD-Kameras; von einigen Dutzend Megabyte Daten pro Nacht bis hin zu mehreren hundert Megabyte Daten pro Foto. Hinter diesen Sternfotos steht die Entwicklung der Astronomie in Verbindung mit anderen Wissenschaften.