W 1609 r. Galileusz jako pierwszy człowiek w dziejach spojrzał w niebo przez przyrząd optyczny – wynalezioną kilka lat wcześniej w Holandii lunetę. Za pomocą tego prostego przyrządu dostrzegł „rzeczy, o których nie śniło się filozofom”: kratery, góry i „morza” księżycowe, nierówny brzeg tarczy naszego naturalnego satelity, plamy na Słońcu, księżyce Jowisza, a także tysiące gwiazd, których nie da się dojrzeć gołym okiem. Wciąż jednak astronomia była uzależniona od ludzkiego oka. Ponadto taki sposób obserwacji ograniczał ją do astronomicznej botaniki – dokumentowanego rysunkami opisu tego, co widać, z niewielką możliwością fizycznej interpretacji.
Kolejna rewolucja przyszła w połowie XIX w. i związana była z możliwością fotograficznej dokumentacji obserwacji astronomicznych. Jednym z pionierów był Henry Draper (1837–1882), amerykański lekarz i astronom-amator. Jego ojciec John William Draper także był lekarzem, chemikiem, botanikiem, profesorem New York University; do historii przeszedł jako autor pierwszych, wykonanych zimą 1839–1840, fotografii Księżyca. Jego syn w 1872 r. uzyskał pierwsze widmo gwiazdy (Wegi), czyli jej światło rozłożone na barwy tęczy.
Światło słoneczne, często nazywane światłem białym, przy przejściu przez pryzmat, załamaniu w kropelkach wody, odbiciu od cienkiej warstwy oleju rozlanego na powierzchni kałuży rozkłada się na barwy składowe, od czerwieni do fioletu, jak w tęczy. Podobnie jest ze światłem innych gwiazd. Dziś wiemy, że to, ile w świetle jest barwy niebieskiej, a ile czerwonej, jest związane z temperaturą na powierzchni gwiazdy. Im jest gorętsza, tym bardziej niebieska, a im chłodniejsza, tym bardziej czerwona. Szczegółowa analiza światła gwiazd (widm gwiazd) pozwala zobaczyć w nim charakterystyczne prążki, powstające w wyniku wyświecania światła przez atomy różnych pierwiastków i pochłaniania części tego światła przez warstwy atmosfery gwiazdy.