Az égi objektumok a teljes elektromágneses tartományban sugározhatnak, a rádióhullámoktól kezdve a látható fényen át a gamma-sugarakig. Bonyolult objektumok – például galaxisok és szupernóva maradványok – csaknem minden hullámhosszon sugároznak. A hideg objektumok inkább kisebb energiájú fotonokat bocsátanak ki, ennél fogva csak hosszabb hullámhosszokon láthatók. A színkép (spektrum) gamma-sugarakhoz eső végéhez közeledve a fotonok egyre erőteljesebbé válnak. Nagy energiájú röntgensugarak és gamma sugarak csupán rendkívül forró forrásokból származhatnak – például galaxis halmazok gázaiból – vagy heves eseményekből, amikor például fekete lyukak nyelnek el anyagot. Ezeknek a sugárzásoknak az észleléséhez és képpé formálásához sok mérőműszerre van szükség – minden egyes sugárfajtának sajátosak a tulajdonságai, ezért különféle módon kell őket összegyűjteni, illetve fókuszálni. Számos hullámhosszon a sugárzás nem hatol le a Föld felszínéig, ilyenkor csupán keringő csillagvizsgálókkal tanulmányozhatók a légkör felett.
A hullámok fajtái a következők:
Rádióhullámok
A rádióhullámok hossza sok méter lehet. Ilyen hosszú hullámokról a csillagászok csak úgy kaphatnak képet, ha óriási tányérantennás távcsövekkel gyűjtik össze és fókuszálják a sugarakat. Használhatnak egyetlen antennatányért vagy egy egész sort is. Új-Mexikóban a Nagyon Nagy Antennarendszer a világ legnagyobb antennasora. 27 tányérból áll, mindegyik 25 méter átmérőjű és Y alakú sínhálózaton mozog. Adataik kombinálásával egyetlen, részlet dús képet kapnak, mintha egy 27 km átmérőjű antennával mértek volna.
Mikrohullámok
A legtöbb mikrohullámot a Föld légköre elnyeli, ezért a mikrohullámú obszervatóriumokat a világűrben kell elhelyezni. 2001-ben bocsátották fel a Wilkinson Mikrohullámú Anizotrópia szondát (WMAP), a NASA űreszközét azzal a céllal, hogy térképezze fel az egész égboltról érkező kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást. A világegyetemben ez a legrégebbi elektromágneses sugárzás, amely közvetlen az ősrobbanás után indult útnak. A szondát 1,5 millió kilométerre a Földtől állandó pályára állították a Nap körül.
Hősugarak
Kevés infravörös sugárzás hatol az űrből a tengerszintig, de egy részük eléri a hegycsúcsok magasságát. Némelyik infravörös távcsövet – például az amerikai Spitzer-űrtávcsövet – a világűrbe juttatták, de a hősugarak csillagászatának döntő része a magashegyi obszervatóriumokban folyik.
Látható kép
Az optikai távcsövek a legnagyobb tükrökkel a legfényesebb, legélesebb képeket és a legnagyobb teljesítményt érik el. Típusai a műkedvelő csillagászok távcsöveitől a nagy obszervatóriumokéig terjednek, ahol a tükrök akár 10 m átmérőjűek is lehetnek. Tervezés alatt áll egyebek között a 30 m-es Kaliforniai Rendkívül Nagy Távcső (CELT) és a 100 m-es Lenyűgözően Nagy Távcső (OWL).
Ibolyántúli fény
Az ibolyántúli fény forró forrásokból ered, például fehér törpékből, neutroncsillagokból és Seyfert-galaxisokból.
Röntgen-sugarak
A Röntgensugarak annyira nagy energiájúak, hogy a hagyományos tükrökön is áthatolnak. Fókuszálásuk a keringő távcsövekben simára polírozott „súroló beesést” biztosító tükröket skatulyáznak egymásba, így a röntgensugarak a félrepattanó lövedékhez hasonlóan eltérülnek a tükrökről a gyújtópont felé.
Gamma-sugarak
A gamma-sugarak a legenergikusabb elektromágneses hullámok, amelyeket a legviharosabb kozmikus események keltik. A Compton Gamma- sugár-obszervatórium az 1990-es években keringett a Föld körül, hogy olyan jelenségek gamma-sugarait tanulmányozza, mint például szupernóvák, pulzárok és gammakitörések. A gamma-sugarakat nagy energiájuk miatt nehéz fókuszálni, ezért nem lehet éles képet kapni belőlük.