Antes de la invención de la fotografía, los astrónomos observaban y registraban todo con sus ojos. Galileo, por ejemplo, registró la posición de Júpiter y sus cuatro satélites principales en un papel. Sin embargo, los registros a mano eran lentos y propensos a errores. Con la invención de la fotografía, los astrónomos finalmente contaron con una herramienta para registrar sus observaciones en tiempo real. Mediante el análisis de las fotografías, los astrónomos pueden estudiar con detalle cómo son las estrellas, su temperatura, su velocidad de movimiento e, incluso, su edad y la composición de sus elementos químicos internos. Para ello, los astrónomos han diseñado cámaras especiales, cuyas fotografías se pueden dividir en tres categorías principales: imágenes de la forma de los objetos celestes, espectros de los objetos celestes y variaciones de los objetos celestes a lo largo del tiempo (variación de luz). A través de estas fotografías, podemos ver estrellas, nebulosas y galaxias de muy diversas formas, estudiar su estructura, como la estructura del núcleo de las galaxias espirales, los brazos espirales y la estructura de la aureola que las rodea; podemos conocer su composición química y su estado físico, como los elementos que contienen y su temperatura; y también podemos observar los cambios en su brillo a lo largo del tiempo mediante fotografías tomadas en diferentes momentos.
Las fotografías de estrellas que toman los astrónomos a menudo no se pueden usar directamente, sino que requieren un procesamiento y análisis complejos para obtener conclusiones fiables. La base teórica básica que utilizan los astrónomos para analizar las fotografías de objetos celestes es el mecanismo de radiación de estos objetos. La radiación, en este contexto, se refiere principalmente a las ondas electromagnéticas emitidas por los objetos celestes. Estas ondas son «luces» emitidas por los átomos y las moléculas que componen la materia de los objetos celestes en diferentes condiciones físicas. Diferentes luces corresponden a diferentes mecanismos físicos y composiciones químicas. Por ejemplo, los astrónomos determinan la temperatura, la presión y la composición química de la superficie del Sol mediante la fotografía de su espectro, junto con modelos de la radiación de su superficie y de la estructura de su atmósfera.
Quizá te preguntes rápidamente por qué se usa la fotografía en lugar de la grabación de vídeo. Esto se debe a que, excepto en el caso de objetos celestes especiales como el Sol, la luz de la mayoría de los objetos celestes que llega a la Tierra es muy débil. Con nuestro nivel actual de tecnología, aún no es posible grabar vídeos nítidos. Para tomar una fotografía clara, los astrónomos a menudo necesitan una exposición de 1 hora o más. Solo de esta forma pueden acumular suficientes fotones y obtener información suficiente para el análisis científico. Podemos decir que el desarrollo de la astronomía moderna se ha basado en una gran cantidad de fotografías de estrellas. Desde placas fotográficas secas de vidrio de cientos de yuanes chinos por cada una, hasta cámaras CCD de cientos de miles de yuanes; desde decenas de megabytes de datos por noche, hasta cientos de megabytes de datos por foto. Detrás de estas fotografías de estrellas, hay un proceso de desarrollo de la astronomía en combinación con otros campos de estudio.