Quang phổ phát xạ của khí có thể được sử dụng để nghiên cứu các ngôi sao vì quang phổ hấp thụ của các ngôi sao hoàn toàn trái ngược với quang phổ phát xạ của các chất khí tạo nên các ngôi sao. Khi ánh sáng từ một ngôi sao là tách thành các màu thành phần của nó, nó tạo ra một quang phổ liên tục ngoại trừ các màu bị thiếu cụ thể. Những màu bị thiếu này giống với những màu do khí đốt nóng trong phòng thí nghiệm phát ra.
Ánh sáng từ các ngôi sao có màu trắng và khi tách ra, chứa một phổ màu lớn. Tuy nhiên, các chất khí riêng lẻ chỉ phát ra các bước sóng ánh sáng nhất định khi được đốt nóng, theo cách cấu hình các electron của chúng. Khi các nguyên tử hấp thụ nhiệt, một số electron của chúng chuyển sang các obitan lớn hơn, năng lượng hơn. Khi các electron di chuyển trở lại quỹ đạo nghỉ của chúng, chúng giải phóng năng lượng ánh sáng ở các tần số cụ thể.
Các ngôi sao phát ra ánh sáng và dải tần số rộng hơn nhiều so với chỉ quang phổ phát xạ nhiệt của các khí thành phần của chúng. Tuy nhiên, bất kỳ màu nào mà ánh sáng phát ra, nó cũng hấp thụ. Do đó, ánh sáng được tạo ra bởi các quá trình khác phù hợp với quang phổ phát xạ của các chất khí thực sự bị hấp thụ bởi các chất khí xung quanh ngôi sao. Điều này tạo ra các vùng tối hơn trong quang phổ của chính ngôi sao và chỉ ra các loại khí tạo nên nó.
