Для звезд все достаточно просто. Существует так называемая диаграмма Герцшпрунга-Рессела, отражающая взаимную зависимость спектра звезды и ее светимости. В предположении, что звезды с одинаковым спектром имеют и одинаковую массу можно по наблюдаемой светимости оценить массу звезды. Предположение это не совсем голословное. По взаимному движению звезд в двойных системах оно было проверено по третьему закону Кеплера и, в принципе, выполняется с хорошей точностью. Кроме того, существует теоретическое описание процессов ядерного синтеза в звездах. Эти процессы часто требуют определенной массы звезды, поэтому по наблюдаемому спектральному классу звезды можно понять, какие ядерные процессы идут в звезде и таким образом еще раз уточнить ее массу.
Массы планет в солнечной системе вычислены давно по тем же законам Кеплера. Массы экзопланет можно установить аналогично по наблюдаемому их периоду обращения вокруг родной звезды. Период обращения вычисляется по уменьшению светимости звезды, когда планета ее частично заслоняет.
Массы галактик вычисляют по орбитальному движению составляющих их звезд. Грубо говоря, чем быстрее вращение звезд вокруг центра галактики, тем больше масса галактики. Скорость вращения звезд можно определить по эффекту Доплера.
Масса звёзды связана со спектром её излучения. Звёзды малой массы имеют максимум в жёлто-красной области, а крупные-массивные имеют голубое свечение. Массу планет можно оценить по их влиянию на звезду, так как планета вращается не строго вокруг центра своей звезды, а вокруг общего центра масс, то и сама звезда немного колеблется вокруг этого общего центра.
По анализу спектра света удаленного светящегося объекта (что касается звезд), а также по преломлению этого спектра от звезды определенной светимости определяют состав и массы вращающихся вокруг этих звезд тел. Создают модели математические.