Observatiile directe pot lua mai multe forme. Una dintre ele este astrometria, unde se face o incercare pentru a masura cu precizie pozitia unei stele in diverse momente, astfel incat orice miscare indusa de o insotitoare poata fi vazuta. Aceasta metoda nu s-a dovedit insa a fi de succes in localizarea planetelor extrasolare. O alta tehnica de observare directa este monitorizarea fluxului de lumina provenit de la o stea, in speranta capturarii tranzitului unei planete extrasolare. Acest lucru ar putea functiona daca ne aflam in planul orbital al planetei, daca fluxul de lumina al stelei este suficient de constant si daca nu exista pete stelare mari. Aceasta tehnica pare sa fi functionat o data pana in prezent, si este de asteptat ca ea sa fie utilizata si pe viitor. In cele din urma, oglinzile adaptabile uriase trimise in spatiu ar trebui sa fie capabile sa observe planetele extrasolare in mod direct.
Spectroscopia a fost un instrument extrem de eficace in domeniul astrofizicii, deoarece cu ajutorul sau oamenii de stiinta au putut deduce temperatura si conditiile de presiune, campurile magnetice si alti parametri de interes ai stelelor si galaxiilor aflate la mare distanta de noi. Aceasta tehnica a fost utilizata (prin efectul Doppler al liniilor spectrale) pentru a detecta aproape toate planetele extrasolare gasite pana in prezent. Insa semnalele sunt mici si ingropate adanc in zgomot – poate fi dificil ca aceasta tehnica sa fie imbunatatita indeajuns de mult incat sa putem detecta planete terestre asemanatoare cu a noastra.
Interferometria este o tehnica pe care oamenii de stiinta au folosit-o timp de zeci de ani in astronomia radio – este folosita pentru a genera harti radio, care uneori sunt chiar mai detaliate decat cele optice. Cu toate acestea, hartile optice ar trebui sa fie mult mai detaliate decat cele radio, din cauza lungimilor de unda foarte mici ale radiatiei optice in comparatie cu undele radio. Avantajul tehnicii interferometriei este faptul ca aceasta permite ca doua sau mai multe telescoape sa actioneze ca un singur telescop mare care are dimensiunea egala cu distanta dintre telescoape. De asemenea, pot fi folosite doua telescoape aflate in colturi opuse ale Pamantului, iar mai tarziu semnalele lor pot fi combinate intr-un computer. Acest lucru produce efectul unui telescop radio la fel de mare ca Pamantul.
Interferometria a inceput sa fie folosita la lungimi de unda optice, desi separarile sunt deocamdata mult mai modeste (in general de cateva zeci de metri). Cele doua telescoape aflate in varful vulcanului Mauna Kea din Hawaii au fost proiectate pentru a fi utilizate in modul interferometric. Undele electromagnetice sunt combinate in straturi optice care pot varia cu mai putin de o lungime de unda. Undele se pot anula unele pe altele in “jgheaburi” sau se pot aduna impreuna in “varfuri” ale unor “tipare franjurate”. In acest fel, interferometrul ar putea fi aranjat astfel incat o stea stralucitoare s-ar putea afla intr-un jgheab, in timp ce o planeta, care este de un milion de ori mai slab iluminata, s-ar putea afla intr-un varf si prin urmare ar putea fi detectabila. Interferometria va deveni din ce in ce mai importanta in astronomie si ar putea fi singura modalitate de a detecta si a fotografia plantele terestre mici in mod direct.
