Jasa kedua teleskop adalah mengumpulkan cahaya. Garis tengah pupil mata tidak pernah lebih besar dari tiga perempat sentimeter, dan semua cahaya harus melewati lubang kecil itu. Lensa obyektif suatu teleskop merupakan padanan pupil mata. Yang berbeda adalah ukurannya. Karena lebih besar, lensa mengumpulkan lebih banyak cahaya, dan cahaya ini kemudian dimampatkan dalam berkas sinar yang cukup kecil hingga dapat memasuki pupil. Dengan demikian mata dapat menerima lebih banyak cahaya yang dipancarkan sumber. Ini menyebabkan benda yang dilihat menjadi tampak lebih terang. Lensa selebar lima meter pada teleskop Mount Palomar di Kalifornia, salah satu teleskop paling besar, memusatkan 360.000 kali lebih banyak daripada yang dilihat mata. Bila lensa itu diarahkan ke matahari dan digunakan sebagai suryakanta (hal yang kiranya tidak akan dilakukan), sebuah batu bata akan dapat dilelehkan sehingga berlubang cukup besar.

Berapa pun besarnya dan betapa pun perancangannya, teleskop baru merupakan awal teknologi astronomi. Yang tidak kalah pentingnya adalah fotografi, karena fotografi mampu memperbaiki peri kerja mata dengan berbagai cara lain. Bila film fotografi diletakkan pada titik pumpun sebuah teleskop, seluruh teleskop akan berlaku sebagai sebuah kamera, dan film tadi akan membuat rekaman permanen yang dapat ditelaah dengan santai dan dapat diamati kelak.

Yang masih penting lagi ialah bahwa santir pada film itu tak terbentuk dalam sekejap seperti santir pada mata. Santir tersebut terbentuk sedikit demi sedikit semakin jelas seperti gambar pensil yang makin hitam bila pensilnya digoreskan berulang-ulang. Suatu kamera teleskop dapat mengikuti gerak benda samara-samar yang sama selama semalam – atau bahkan beberapa malam – sementara cahayanya yang lemah membentuk gambar semakin jelas pada film. Lengan spiral galaksi tumbuh, jam demi jam, sehingga menjulur jauh ke ruang antar galaksi. Dengan waktu pemotretan yang sangat lama telah dibuat gambar langit yang bukan main mengagumkannya.

Kalau melihat obyek astronomi melalui teleskop atau memotretnya, kita hanya memanfaatkan sebagian kecil saja informasi yang terkandung dalam cahaya, yaitu arahnya dan intensitas nisbinya, yang bersama-sama membentuk santir obyek tadi pada retina mata atau pada film kamera. Tetapi bila cahaya dipecah menjadi berbagai panjang gelombang yang biasanya membentuk cahaya itu, informasi lain akan dapat digali. Untuk memungkinkan analisis ini, cahaya harus dipelajari dengan prisma atau kisi-kisi halus sejajar dalam alat yang disebut spekroskop. Dengan alat ini orang telah memperoleh bagian penting pengetahuaannya tentang alam semesta.

Setiap orang pernah melihat pelangi, dan kebanyakan orang mengetahui bahwa cahaya matahari yang melewati sebuah prisma akan tersebar dan membentuk pola warna pelangi. Setiap warna mengandung suatu kelompok gelombang sehingga keseluruhannya membentuk rentangan gelombang mulai dari yang terpendek di dalam warna violet atau ungu yang kasat mata hingga yang terpanjang di dalam warna merah. Bila dilihat dengan mata, warna itu tidak memberikan banyak informasi karena mata tidak memiliki alat untuk menangkap perbedaan kecil pada panjang gelombang. Tetapi bila cahaya matahari dipancarkan melalui celah sempit lalu disebarkan oleh prisma, spektrum pelanginya di silang oleh ribuan garis terang dan gelap. Setiap garis adalah santir celah pada cahaya yang panjang gelombangnya sedikit berbeda, dan setiap garis menyampaikan suatu kisah dari tempat asalnya.

Garis terang gelap itu merupakan kode rahasia yang oleh ilmu telah mulai ditafsirkan secermat-cermatnya. Bila suatu gas, misalnya, dipanaskan sedemikian hingga mengeluarkan cahaya kasat mata, cahaya ini merupakan kumpulan gelombang yang terbatas jumlahnya. Bila diamati dengan spektroskop, cahaya akan terpecah menjadi spektrum yang terdiri dari garis-garis terang yang berdiri sendiri-sendiri. Spektrum ini berbeda bagi setiap unsur kimia. Garis–garis terang yang terkandung di dalamnya – jumlahnya, intensitas nisbinya dan panjang gelombangnya yang khas – merupakan ciri khusus unsur sebagaimana sidik jari merupakan ciri khusus orang. Bila suatu pola spektrum dikenal, atau sebagian darinya, ditemukan dalam sebuah spektrum, maka unsur kimia pembentuk spektrum itu dapat pula dikenali. Dan kerap kali jumlah unsur tersebut pada sumber cahaya dapat ditaksir.

Garis-garis gelap mempunyai asal-usul yang sangat serupa. Dalam keadaan tertentu suatu unsur mampu mennyerap cahaya, bukannya memancarkannya. Cahaya yang diserap sama panjang gelombangnya dengan yang dapat dipancarkannya. Maka bila suatu spektroskop menganalisis cahaya yang sebagian telah diserap oleh suatu zat selagi cahaya itu melewatinya atau terpantul darinya, akan muncul suatu spektrum tipe kedua. Spektrum serapan ini terdiri dari garis-garis gelap yang polanya persis serupa dengan pola garis terang yang dipancarkan unsur tersebut.

Dengan membandingkan deretan garis terang dan gelap di atas spektrum unsur yang sudah dikenal di bumi, para ahli astronomi dapat mengatakan unsur apakah pembentuk bintang. Teknik itu dapat diterapkan pada planet, walaupun tidak langsung seperti bintang karena planet tidak mengeluarkan cahayanya sendiri yang dapat kita lihat dan hanya menyinarkan pantulan cahaya matahari. Tetapi bahan atmosfernya atau permukaannya memang menyerap sebagian spektrum matahari sehingga dapat menyingkapkan sedikit komposisi kimianya. Bila diperlukan bukti bahwa bulan tak terbuat dari keju, spektroskopi mampu membuktikannya.

Planet itu relatif dingin dan oleh karenanya memancarkan sedikit saja radiasinya sendiri. Yang dipancarkan hampir seluruhnya inframerah. Ahli astronomi dapat mengarahkan teleskopnya ke sebuah planet dan dengan peralatan peka mengukur sampai berapa derajat detektor yang berada di bumi dipanasi oleh gelombang inframerah tertentu yang dipancarkan oleh planet itu. “Suhu kecerlangan inframerah“ planet itu kemudian dapat dihitung. Suhu inilah yang seharusnya terdapat pada planet tersebut agar dapat menyampaikan daya inframerah sebanyak yang diamati oleh peralatan di bumi. Suhu ini mungkin suhu suhu permukaan planet atau lapisan awannya, tergantung dari manakah datangnya pancaran radiasi inframerah itu ke antariksa.

Gelombang yang bercerita demikian banyak tentang planet harus menembus atmosfer bumi sebelum teleskop mengubahnya menjadi spektrum atau santir. Bagi banyak gelombang, perjalanan itu tidaklah lancar. Sebagai orang biasa, ahli astronomi dapat saja mengagumi birunya langit atau menikmati keindahan awan pada saat matahari terbenam, tetapi dari kacamata profesi, mereka memandang atmosfer sebagai hal yang menjengkelkan. Atmosfer bagi mereka merupakan selimut yang menyesakkan karena mencegat sebagian besar informasi yang sebenarnya sedang dituangkan oleh alam semesta ke dalam alat mereka. Lebih jelek lagi, selimut ini selalu bergerak-gerak; bagaikan udara di atas jalanan panas, atmosfer terus bergolak sehingga mendistorikan cahaya yang berhasil menembusnya dengan susah payah.