简单的说，光谱学是一种对不同能量的光的强度进行测量与成像的科学。X射线处于一个能量范围上，就像可见光，它的范围在红光到蓝光之间。许多卫星都有谱仪，例如RXTE。RXTE上的谱仪计算不同能量范围的光子打在它上面的数量。在一段能量范围内光子数所成的像可以告诉我们源是如何产生X射线的，还能给我们提供线索，让我们知道是哪一种源。因为不同的元素可以发射出不同能量范围的光子，所以恒星的谱可以告诉我们恒星的成分。黑洞的谱可以揭示轨道盘的质量。

    这是一个X射线脉冲星的谱——来自一个快速旋转的发射X射线脉冲的中子星。这张图显示了在一个能量范围内某些能量上每秒辐射的光子数量。这个源发射的光子大部分能量都是5keV。这颗脉冲星实际上也会发射一些能量比5keV更高或者更低的光子，但很少会产生20keV左右的光子。

X射线望远镜的计数谱