约瑟夫·夫琅禾费和安吉洛·西奇开创了科学的天体光谱学，经由比较天狼星和太阳的光谱，他们发现有不同数量和强度的吸收谱线—恆星光谱中黑暗的谱线是由大气层吸收特定频率的波长造成的。西奇从1865年开始分依据光谱类型对恆星做分类。不过，现代的恆星分类系统是安妮·坎农在1900年代建立的。在19世纪双星观测所获得的成就使其重要性也增加了。在1834年，白塞尔观测到天狼星自行的变化，因而推测有一颗隐藏的伴星；爱德华·皮克林在1899年观测开阳週期性分裂的光谱线时发现第一颗光谱双星，週期是104天。天文学家斯特鲁维