雖然太空望遠鏡能觀察很遠，但時空更遠，宇宙深空的星雲物質，近似模糊的光譜不能展示它們真實的面貌。天文學家透過光譜分析，計算相關資料判斷觀察目標的距離，分別標出恆星亮度等級，一、二等星為最亮的星，為藍色，白色三等星，4、5等為紅色或菊黃色。雖然科技發展得很快，人類探測宇宙的工具還十分有限。

天體上的物質當然是不能直接去實地測了，宇宙天體的距離都很遠，但人類憑藉智慧卻可以知道數百光年、數億光年外的恆星、氣體雲等有這麼物質。

一般用於測出天體的物質結構的方法是天體光譜分析法，實際上我們不能真正的知道天體上物質成分，所以只能透過光譜進行分析。光譜可以告訴我們關於目標天體的一切資訊，如果那兒有水，我們一定會透過光譜資訊得知。

天體光譜分析分為兩種分析方法，一是定性分析，主要用於測天體上的化學成分，二是定量分析，主要用於天體上的物質含量。在定性分析中，有測定的譜線，在拍攝了天體之後，我們可以用儀器將天體譜線的波長和地球上已知元素的譜線波長進行細緻的比較，也可以是用按原子結構和光譜理論計算的譜線表，證認出所產生天體譜線的有什麼元素，這就是譜線證認。而定量分析中，是根據譜線的強弱，來測定天體物質成分中含量的多少，也就是測元素丰度。

兩種方法都是對天體上物質的分析，舉例來說，系外行星其實和一般的行星都大致相同。宇宙大爆炸之後，只出現了氫和氦，以及少量的鋰，氫和氦的反應致使了第一批恆星的誕生，行星出現在恆星之後，恆星死亡後向外拋射的重元素，和氫、氦組成新的核心。行星上的物質也許會因為外部環境的改變而有不同的變化，但是都離不開最基本的鐵。