Como as ondas eletromagnéticas são a principal fonte de informação em astronomia, os telescópios e detetores desempenham um papel importante no que respeita à recolha e análise dessas ondas. Telescópios maiores recolhem mais luz, permitindo aos astrónomos identificar e analisar objetos muito ténues. Telescópios maiores têm também maior poder de resolução, permitindo aos astrónomos estudar os seus objetos-alvo em maior detalhe. Enquanto que no passado as observações astronómicas eram realizadas olhando diretamente através de um telescópio, os detetores atuais permitem aos astrónomos documentar as suas observações de forma objetiva, em muitos comprimentos de onda diferentes.

Ao combinar muitos telescópios, os astrónomos podem fazê-los operar como um único grande telescópio utilizando uma técnica chamada interferometria. A resolução dos instrumentos combinados será igual à de um único telescópio com um diâmetro igual à maior distância entre quaisquer dois dos telescópios do conjunto. Isto permite aos astrónomos observar, com maior qualidade, detalhes mais pequenos nos objetos astronómicos, bem como separar objetos distintos, como uma estrela e o seu sistema planetário.

A atmosfera da Terra absorve radiação de grande parte do espectro eletromagnético. É transparente à luz visível, a alguma luz ultravioleta e infravermelha, e às ondas curtas de rádio, mas maioritariamente opaca para as restantes. A maioria das bandas do ultravioleta e grandes porções de luz infravermelha, bem como os raios X, não conseguem penetrar na atmosfera. Por esta razão, a maioria dos telescópios que recolhem outros tipos de luz que não a visível, rádio e um pequeno número de bandas de outros comprimentos de onda, tem de estar no Espaço. Apesar de a luz visível poder ser observada da superfície, a turbulência da atmosfera da Terra afeta a qualidade das imagens, e por isso alguns telescópios óticos também são colocados no Espaço

Poucos locais na Terra oferecem as condições de observação prístinas associadas a elevadas altitudes, ausência de poluição luminosa e transparência da atmosfera a certos comprimentos de onda. Estes locais podem ser muitas vezes hostis, de difícil acesso e normalmente muito afastados de povoações maiores. Os astrónomos tanto podem viajar para esses locais para fazerem as suas observações, como permitir que operadores de telescópio locais e com experiência as realizem por eles, como ainda recorrer a telescópios robóticos, operados remotamente.

Os rastreios astronómicos começaram a produzir grandes quantidades de dados, e estas vão aumentar imenso nos próximos anos. Esta evolução é chamada “Big Data Astronomy” (astronomia do grande volume de dados), em que o foco está em encontrar novas formas de armazenar, entregar e analisar estes dados. Isto levou ao desenvolvimento de vários projetos de ciência cidadã para explorar a capacidade aguçada do ser humano para reconhecer padrões. Por outro lado, os telescópios e instrumentos modernos são caros e a sua construção requer uma variedade de competências técnicas. Nesta era de “Big Science” (ciência de grande escala) são frequentemente construídos por organizações internacionais ou consórcios envolvendo muitos institutos de astronomia de diferentes países.

O processamento de grandes volumes de dados provenientes tanto de simulações como de observações requer computadores capazes de realizar simulações complexas num curto espaço de tempo. Os computadores atuais conseguem operar na ordem de um par de centenas de milhares de biliões de cálculos por segundo. Estes supercomputadores permitem aos astrónomos criar Universos simulados e compará-los com observações de rastreios de larga escala.

Os dados disponibilizados pela maioria dos observatórios profissionais estão acessíveis publicamente. Em geral, durante as suas carreiras, os astrónomos trabalham em diferentes países. Grandes projetos astronómicos, desde a construção de telescópios e instrumentos até campanhas de observação coordenadas, são frequentemente realizados em colaboração com investigadores e institutos de diferentes nações. A astronomia é global e internacional. Somos todos membros da tripulação da “Nave Espacial Terra”, sob o mesmo céu, a explorar o Cosmos.

De forma a explorar e aprender mais sobre o nosso lugar no Universo, têm sido enviadas sondas robóticas que têm viajado pelo Sistema Solar. Algumas destas sondas orbitam planetas, luas, ou mesmo asteroides, enquanto outras têm aterrado nesses objetos. Entre alguns dos sítios do Sistema Solar que já foram visitados (com aterragem, órbita ou sobrevoo) por sondas robóticas, encontram-se todos os planetas, os planetas anões Plutão e Ceres, a nossa Lua e outras luas de Júpiter e Saturno, cometas e asteroides.