Antes da invenção da fotografia, os astrónomos observavam e registavam os seus achados através de desenhos. Galileu, por exemplo, registou os posicionamentos de Júpiter e das suas quatro luas principais no papel. No entanto, os registos em desenho eram lentos e propensos a erros. Com a invenção da fotografia, os astrónomos finalmente tiveram uma ferramenta para registar os seus objetos de observação em tempo real. Através da análise das fotografias, os astrónomos podem estudar detalhadamente o aspeto das estrelas, a sua temperatura, a velocidade de movimento e até mesmo a sua idade e a composição química interna. Para tal, os astrónomos desenvolveram várias câmaras fotográficas especiais, cujas fotografias se dividem em três grandes categorias: imagens de objetos celestes, espectros de objetos celestes e variações dos objetos celestes ao longo do tempo (variabilidade). Através destas fotografias, podemos observar estrelas, nebulosas e galáxias em várias formas, estudar a sua estrutura, como a estrutura do núcleo de uma galáxia espiral, os braços espirais e a estrutura da auréola, entre outros; podemos também compreender a sua composição química e estado físico, como os elementos que contêm e a sua temperatura; e, por fim, podemos analisar as variações no seu brilho ao longo do tempo através de fotografias tiradas em diferentes momentos.
As fotografias das estrelas tiradas pelos astrónomos não podem, muitas vezes, ser utilizadas diretamente. É necessário um processamento e análise complexos para chegar a conclusões fiáveis. A base teórica fundamental utilizada pelos astrónomos para analisar as fotografias de objetos celestes é o mecanismo de radiação dos objetos celestes. A radiação, neste contexto, refere-se principalmente às ondas eletromagnéticas emitidas pelos átomos e moléculas que compõem os objetos celestes. Diferentes tipos de luz correspondem a diferentes mecanismos físicos e composições químicas. Por exemplo, os astrónomos determinam a temperatura, pressão e composição química da superfície do Sol através da análise do seu espectro, modelos de radiação da superfície solar e modelos de estrutura atmosférica.
Talvez te perguntes rapidamente por que razão se utiliza a fotografia em vez do vídeo. Isto deve-se ao facto de, com exceção de alguns objetos celestes especiais, como o Sol, a luz da maioria dos objetos celestes que chega à Terra é muito, muito fraca. Com o nível de tecnologia atual, ainda não é possível obter vídeos nítidos. Os astrónomos precisam de uma exposição de 1 hora ou mais para obter uma fotografia clara. Só assim podem acumular fotões suficientes para fornecer informações suficientes para análise científica. Pode dizer-se que o desenvolvimento da astronomia moderna depende de uma série de fotografias de estrelas. Desde as placas fotográficas secas de vidro de centenas de yuans por unidade, até às câmaras CCD de centenas de milhares de yuans; desde dezenas de megabytes de dados por noite, até centenas de megabytes de dados por fotografia. Por detrás destas fotografias de estrelas, está um longo processo de desenvolvimento da astronomia em conjunto com outras disciplinas.