En 1862 un astrónomo amateur, William Huggins, propuso a su vecino, el químico William Allen Miller utilizar la nueva técnica de la espectroscopía para analizar la luz de las estrellas y las nebulosas. En sus espectros estelares encontraron las líneas características de los mismos elementos terrestres estudiados en el laboratorio por los pioneros, Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen, y los espectros solares observados por Joseph von Fraunhofer. Además encontraron que las galaxias presentaban espectros característicos de las estrellas, mientras que los espectros de las nebulosas eran característicos de los gases. Desde entonces las técnicas de la espectroscoía han formado parte escencial de la astronomía moderna dando luz a la naturaleza de la materia celeste. Los físicos y astrónomos de aquella época no pudieron determinar las concentraciones relativas de los distintos elementos. Tuvim os que esperar al siglo veinte, al desarrollo de la mecánica cuántica y la física atómica para poder determinar cuantitativamente la abundancia relativa de los elementos presentes en los distintos cuerpos celestes.
Actualmente sabemos que el origen de la mayoría de los elementos se debe a la evolución de las estrellas que los diseminan en todo el Universo. Esto implica que la composición química de los objetos celestes se puede utilizar como hilo conductor para estudiar la evolución del Universo mismo. Las determinaciones de las abundancias de los elementos en los objetos celestes proporcionan información sobre la evolución química del Universo.
Las estrellas, que generan su energía con las reacciones nucleares en su interior producen nuevos elementos, son alquimistas que transmutan elementos. Las estrellas de baja masa como el Sol, son responsables de producir una buena parte del carbono, nitrógeno y helio presentes en el Universo; las supernovas son responsables de la producción de materiales como hierro, cromo y manganeso; las estrellas masivas que nacieron con más de nueve masas solares son las responsables de la producción de oxígeno, neón, magnesio, azufe, argón y silicio. Durante los primeros cuatro minutos que siguieron a la gran explosión, sólo formó el hidrógeno y la mayor parte de helio.
