天体的观测基于可见光、X射线、微波与无线电波这样的电磁辐射以及宇宙射线、星风以及中微子这样的粒子。这些手段具有明显的局限性。许多物质都不能放出辐射，而这些辐射在传播过程中也会受到其他系统的阻碍：星系以及星云可能吸收或改变它们内部或进入其内部的光。而对于致密星与部分的奇特星这样的天体，它们可能包含不参与电磁相互作用的物质，除了通过引力作用外可能并没有能探测到它们的手段。对于由黑洞併合产生的引力波的波形及幅值的测量可以用来精确确定该现象发生位置与地球间的距离。随着黑洞併合观测数据的累积，物理学家可以更为精准