ويمكن للتلسكوبات أن تكتشف أجسامًا خافتة. وفي التلسكوبات البصرية، تعتمد هذه القدرة على كمية الضوء الذي يمكن للتلسكوب أن يجمعه. وكلما كانت عدسة التلسكوب أو المرآة الجامعة للضوء كبيرة، يصبح بإمكان التلسكوب أن يستقطب ضوءًا أكثر. ويمكن للتلسكوبات الكبيرة أن تستقطب نحو مليون ضعف ما تجمعه العين المجردة، وبذلك تكتشف أجسامًا خافتة أكثر بنحو مليون مرة. والضوء المرئي ما هو إلا واحد من الأنواع الكثيرة من الإشعاعات الكهرومغنطيسية التي تصل إلى الأرض من الفضاء. وينتقل هذا الإشعاع من خلال الفضاء في أنماط تسمى بالموجات، والتي تختلف في طول موجاتها. وطول الموجة هو المسافة بين قمة إحدى الموجات وقمة الموجة التالية لها. والأنواع الرئيسية للإشعاعات الكهرومغنطيسية هي، حسب تزايد طول الموجة: أشعة جاما، والأشعة السينية، والأشعة فوق البنفسجية، والضوء المرئي، والأشعة تحت الحمراء، وموجات الراديو. ويستعمل الفلكيون تلسكوبات خاصة بها أجهزة كشف إلكترونية للقيام بعمل أشكال أو رموز للأشياء غير المرئية من الإشعاعات الإلكترومغنطيسية.
وهناك بعض أنواع الإشعاعات الكهرومغنطيسية، بما في ذلك الضوء المرئي وبعض الموجات اللاسلكية المعينة، تمر من خلال الغلاف الجوي ويمكن دراستها من الأرض. غير أن الغلاف الجوي يسد الطريق على بعض أنواع الإشعاعات الأخرى، وبصفة خاصة الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما. ويستخدم الفلكيون تلسكوبات مركبة في الأقمار الصناعية لمراقبة هذه الأنواع الثلاثة من الإشعاعات.