前面提到恆星或其他天體所輻射出的電磁波，其實不只肉眼可以看見的可見光，還有可以利用儀器來進行觀測的其他電磁波。但是要觀測這些電磁波時，我們會受到地球大氣的妨礙，因為大部分的電磁波能量，都會被大氣層給吸收，就像是臭氧層會吸收紫外線一樣的原理（圖1-46）。因此，我們在地面上進行觀測時，只能觀測不會被大氣層吸收的電磁波，像是可見光和一部份的紅外線、微波與無線電波。
如果可以觀測得到天體所輻射出的可見光，那為什麼還需要觀測其他不同波長的電磁波呢？
從上一節我們所學過的恆星溫度和電磁波輻射的能量分布關係來看，溫度越低的天體，輻射的能量越少，而且輻射出能量最大的波長會較長。因此，在天空中沒有可見光輻射的區域中，觀察波長較長的電磁波輻射能量分布，就有機會發現溫度較低的天體，例如剛要形成的恆星，或是還沒有形成恆星的星雲。以獵戶座方向的星空為例（圖1-47），原本在可見光波段只能看見明亮的恆星在閃爍，在紅外線波段卻可以看見原來這個區域還有大量低溫（約4500K）星際雲氣的存在。
如果同學還有印象的話，我們曾經在前面章節提過宇宙背景溫度大約是2.7K。而測量這個溫度的方法，就是利用觀測波長更長的微波能量分布才得到的結果（圖1-48）。
（資料來源：維基百科）
宇宙中不只存在著低溫的天體，當然也有高溫的天體。像是超新星爆炸時的高溫，會產生波長極短的γ射線。還有黑洞周圍的物質在向黑洞聚集時，這些物質彼此劇烈摩擦所產生的高溫，則會造成波長也相當短的X射線。因此我們常以巨大的X射線能量來源，當作可能存在黑洞的地方（圖1-49）。但由於宇宙中天體所輻射出的的γ射線和X射線會在抵達地球表面之前被大氣吸收，因此為了觀測這些電磁波，就必須將天文望遠鏡設置在太空之中。
其實地球的大氣對於天文觀測的影響，不只會吸收掉部分波長的電磁波。當大氣流動時造成空氣的密度變化，也會影響電磁波的折射角度，造成觀測的結果晃動模糊。所以現在即使是觀測可見光的天文望遠鏡，為了獲得更好的觀測結果，也會將天文望遠鏡設置在太空中，像是哈伯太空望遠鏡和韋伯太空望遠鏡，就曾經拍攝過無數令人驚艷的各種宇宙天體影像。
雖然設置在地球表面的天文望遠鏡會受到大氣影響而限制了觀測能力，只能針對部分波長的電磁波進行觀測。但是相較於設置太空望遠鏡所需要的高昂經費，地面上的天文望遠鏡還是具有設置成本較低，以及操作維護便利的優勢。因此持續提升觀測技術的地面天文望遠鏡，近年來也繳出相當亮眼的觀測結果。
像是我國中央研究院所主導的事件視界望遠鏡計畫，透過世界各地的電波天文望遠鏡，以波長1.33mm的微波做為觀測目標，同時觀測星系中央的黑洞進行觀測。然後再將不同望遠鏡的觀測結果以物理干涉的原理進行計算，獲得相當於一整個地球那麼大的望遠鏡在進行觀測的效果。目前事件視界望遠鏡計畫已經公布M87星系和銀河系中心的黑洞影像（圖1-50），也是人類第一次觀察到到黑洞的真實樣貌。
在天文的觀測中，我們會根據不同天體的特徵，選擇不同波段的電磁波進行觀測；也會針對地表觀測環境的限制，由有限的選擇中設定合適的波段進行觀測。除此之外，近年來我們還發展出了重力波的觀測技術，是建立在觀測天體輻射電磁波之外另一種物理的理論基礎。未來這些新的觀測結果，將有助於我們從不同的物理特徵來驗證各種對於宇宙天體和現象的假說，持續發掘宇宙不為人知的特徵與演變。