相较于人类的寿命而言，恒星过完一生所需的时间长了许多。我们虽然无法像在天文实验室中，可以从头到尾观察到恒星一生的变化，但不同时空所构成的星空，也提供了不同组成、不同演化阶段的星空样本，就象是看到生物的不同成长阶段一样。
如何分门别类并拼凑出前后顺序，是天文学家一直在努力的目标。也因为如此，天文学家持续发展出不同的观测技术与理论，就是要了解这看是杂乱无章，但资料却又极为丰富的宇宙。
人眼可以看出星星有不同的颜色与亮度，光凭这样是无法更进一步解释观测到的剧烈现象，例如：超新星爆炸。将其他学科知识导入到天文领域，就成了基础科学的最佳应用，也是天文学家不需到达现场就可以知道恒星大小事的依据。
当牛顿利用三镜将日光分成彩虹，再以相同方式合成回日光后，人类开始接触光谱的雏形。直到十九世纪中，地面的实验室以更容易观测光谱的仪器，发现不同物质燃烧所发出的光皆有不同的特征亮线，这些亮线称为“光谱线”。
每一种物质的光都有特定波长的光谱线组，整理出一套物质的光谱后，天文学家也将此应用到星光上。只是星光极为微弱，需要更大口径的望远镜收集更多光线后，才能将天体光谱的分辨率提高到足以分辨。天体光谱有些看起来极为相似，有些却大大不同，于是将天体光谱分类就成了十九世纪以来天文学的重要发展。