
Görünür ışık astronomisi ya da diğer adıyla optik astronomi, görünür ışık aralığına duyarlı optik teleskoplar ve algılayıcılar aracılığıyla yürütülen çok çeşitli astronomik gözlemleri kapsar. İnsan gözü, dalga boyu yaklaşık 380 (mor) ila 750 nanometre (kırmızı) arasında değişen ışınıma duyarlıdır. Ancak modern astronomide CCD algılayıcıların yaygınlaşmasıyla birlikte geleneksel optik aletler 350 ila 1.000 nanometre arasındaki genişletilmiş bir aralığı (yakın morötesinden yakın kızılötesine kadar) algılayabildiğinden, profesyonel araştırmalarda bu dalga boyları da sıklıkla optik astronomi kapsamında değerlendirilir.
Görünür ışık astronomisi, elektromanyetik spektrumda insan gözünün algılayamadığı ışık türlerine odaklanan radyo, kızılötesi, morötesi, X ışını ve gama ışını astronomisi gibi alanlardan farklıdır.
İnsanların gökyüzüne bakmaya başladığı ilk çağlardan beri varlığını sürdüren bu gözlem türü, teleskobun icadından sonra gözlem yeteneklerinin gelişmesiyle büyük bir atılım göstermiştir. Teleskopların geliştirilmesinde ve yapımında Galileo Galilei önemli bir rol üstlenmiş olsa da teleskobun icadı genellikle Alman asıllı Hollandalı gözlük ustası Hans Lippershey'e atfedilir.
Görünür ışık astronomisi temelde insan gözünün algılayabildiği ışıkla başladığından, basit düzeyde bir yıldız gözlemi için herhangi bir ekipmana ihtiyaç duyulmaz. Bu özellik, onu hem en eski hem de günümüzde en geniş kitlelerce sürdürülen bir astronomi türü haline getirir.
Astronomi, teleskopların icadından önce binlerce yıl boyunca çıplak gözle yapılan gözlemlere dayanmıştır. İlk uygarlıklar, mevsimleri ve zamanı belirlemek amacıyla Güneş ve Ay'ın döngülerini, tutulmaları ve gezegen hareketlerini dikkatle takip etmiştir. Gökyüzündeki belirgin yıldız grupları bir araya getirilerek takımyıldızlar oluşturulmuş ve geleneksel takımyıldızların çoğuna antik Mezopotamya ve Yunan mitolojisinden esinlenen adlar verilmiştir. Antik dönemde gezegenlerin görünür hareketlerine ilişkin temel modeller ve göksel koordinat sistemleri geliştirilmiş, ilk yıldız katalogları hazırlanmış ve Hipparkos tarafından ekinoks devinimi keşfedilmiştir.
Orta Çağ'da çıplak gözle yapılan astronomi gözlemleri, İslam dünyasında altın çağını yaşamıştır. 11. yüzyılda İbnü'l-Heysem, Kitabü'l-Menazır (Optik Kitabı) adlı eserinde ışığın nesnelerden göze geldiğini deneysel yöntemlerle ortaya koyarak dönemin görme kuramını köklü biçimde değiştirmiş, yansıma ve kırılma üzerine çalışmalarıyla 17. yüzyıla kadar optikte otorite olarak kabul edilmiştir. 13. yüzyılda Meraga ve 15. yüzyılda Semerkant'ta kurulan Uluğ Bey Rasathanesi, teleskop öncesi dönemin en gelişmiş gözlemevleri arasındaydı. Uluğ Bey, rasathanesindeki devasa sekstantla gök cisimlerinin konumlarını yüksek bir hassasiyetle ölçmüş ve dönemin astronomlarıyla birlikte 1.018 yıldızlık bir kataloğu da içeren Zij-i Sultaniyi hazırlamıştır. Bu büyük ölçekli gözlem aletleri ve hassas ölçüm geleneği, 16. yüzyılın ikinci yarısında Takiyüddin'in kurduğu Dar-ü'r Rasad-ül Cedid ve Avrupa'da Tycho Brahe'nin rasathanesinde daha da geliştirilmiş, teleskopların ortaya çıkışından hemen önce çıplak gözle yapılan astronomik gözlemler çok daha hassas biçimde gerçekleştirilebilir hale gelmiştir.

Alman asıllı Hollandalı gözlük üreticisi Hans Lippershey, genellikle optik teleskobu ilk icat eden kişi olarak kabul edilir. Lippershey bir teleskop için patent başvurusunda bulunan ilk kayıtlı kişi olsa da teleskobu ilk üreten kişinin o olup olmadığı kesin değildir. Galileo Galilei, Hollanda'da geliştirilen teleskoba ilişkin belirsiz tariflerden yola çıkarak ertesi yıl yaklaşık 3 kat büyütme gücüne sahip bir teleskop yaptı. Galileo daha sonra büyütme gücünü yaklaşık 30 kata kadar çıkardığı gelişmiş modeller üretti. Yeryüzündeki nesneleri büyütülmüş ve düz olarak gösteren Galile teleskobu, o dönemde daha çok karasal bir teleskop ya da "denizci dürbünü" olarak bilinen bir aletti. Galileo bu aleti gökyüzünü gözlemlemek için de kullandı ve bir dönem, gökyüzü gözlemlerinin gerektirdiği optik hassasiyete sahip teleskoplar üretebilen az sayıdaki kişiden biri oldu. 25 Ağustos 1609'da, 8 ila 9 kat büyütme sağlayan ilk teleskoplarından birini Venedik Senatosuna tanıttı. Ürettiği teleskopları hem denizcilikte hem de ticarette kullanışlı bulan tüccarlara satan Galileo, bu sayede karlı bir ek gelir de elde etti. Teleskopla gerçekleştirdiği ilk astronomik gözlemlerini ise Mart 1610'da Sidereus Nuncius (Yıldız Habercisi) başlıklı kısa incelemesinde yayımlamıştır.
Galileo'nun teleskobu geliştirmesi ve Johannes Kepler'in teleskobun optik tasarımına yönelik çalışmaları, gökyüzünün gözlemlenmesinde büyük bir ilerleme sağladı. Galileo'nun teleskopla yaptığı gözlemler sonucunda Samanyolu'nun sayısız yıldızdan oluştuğu görüldü ve Jüpiter'in dört büyük uydusu keşfedildi. Ayrıca Jüpiter uydularının keşfi günmerkezli modele yeni bir gözlemsel kanıt sağladı. 17. yüzyılın ortalarında teleskoplara retikül ve mikrometre gibi ölçüm düzeneklerinin eklenmesi, gök cisimlerinin açısal konum ve boyutlarının yay dakikası ölçeğinden birkaç yay saniyesi ölçeğine kadar hassas bir biçimde ölçülebilmesine olanak tanıdı. 18. yüzyılın sonları ile 19. yüzyılın başlarında geliştirilen gök mekaniği ve tedirginlik kuramı, Uranüs'ün yörüngesinde gözlenen sapmalardan hareketle Neptün'ün konumunun matematiksel olarak öngörülmesini ve 1846'da teleskopla keşfedilmesini sağladı. Hassaslaşan yıldız haritaları ve gelişen ölçüm teknikleriyle çok sayıda asteroit de bu dönemde keşfedilmiştir.
Optik araçlarla desteklenen insan gözü, 19. yüzyılın ortalarına kadar astronomideki tek görüntü sensörü olma özelliğini korumuştur. Ancak 1840'lardan itibaren astrofotoğrafçılık alanında geliştirilen fotoğraf plakaları algılayıcı olarak insan gözünün yerini almaya başlamış; gözlemlerin daha nesnel, yeniden incelenebilir ve kalıcı belgelere dönüşmesini sağlamıştır. 20. yüzyıl boyunca gökbilim araştırmaları için özel kimyasal emülsiyonlar geliştirildi.
1990'lara gelindiğinde ise klasik fotoğrafçılığın yerini doğrudan dijital CCD algılayıcılar aldı. Fotoğraf plakalarından katbekat daha duyarlı olan ve doğrudan sayısal veri üreten CCD algılayıcılar, gök cisimlerinin hassas konum ve hareketlerini ölçen astrometri alanında büyük bir canlanmaya yol açarak galaktik dinamiklerin daha iyi anlaşılmasına katkı sağladı.

Teleskoplar ilk icat edildikleri döneme kıyasla geniş kitleler için çok daha erişilebilir hale geldiğinden günümüzde birçok amatör astronom, görünür ışık astronomisi alanında gözlem yapmayı sürdürmektedir. Türkiye'de TÜBİTAK, Ulusal Gözlemevi (TUG) bünyesindeki optik teleskoplarla bu alandaki bilimsel çalışmalara ve ulusal gözlemsel astronomi araştırmalarına öncülük etmektedir. Küresel ölçekte ise NASA gibi kamu kuruluşları, görünür ışıktaki gök cisimlerinin incelenmesinde ve gözlemsel araştırmalarda etkin bir rol oynamaktadır.
Bu alandaki en kaliteli görüntüler ve veriler, Dünya atmosferinin ötesinde konuşlandırılan uzay teleskopları aracılığıyla elde edilmektedir. Atmosferin, teleskobun görüş kalitesini bozucu etkisi ortadan kalktığı için gözlemler çok daha net yapılabilmektedir. Bu durum gök cisimlerinin çok daha ayrıntılı incelenmesini sağlarken çok daha uzak veya sönük cisimlerin de gözlemlenebilmesine imkan verir. Ayrıca uzay teleskopları sayesinde gözlemler yalnızca geceyle sınırlı kalmaz ve günün her saatinde kesintisiz olarak yürütülebilir.
Bu alanda çığır açan Hubble Uzay Teleskobu, NASA tarafından geliştirilerek 1990 yılında alçak Dünya yörüngesine fırlatılan ve günümüzde de görevini sürdüren bir optik uzay teleskobudur. Teleskobun dört ana aygıtı, elektromanyetik spektrumun yakın morötesi, görünür ve yakın kızılötesi bölgelerinde gözlem yapmaktadır. Hubble'ın elde ettiği görüntüler, şimdiye dek kaydedilmiş en ayrıntılı veriler arasında yer alarak evrenin genişleme hızının hassas biçimde belirlenmesi gibi astrofizik alanındaki birçok büyük keşfe öncülük etmiştir. Hubble'ın açtığı bu yol, görünür ışıkta bir milyardan fazla yıldızın üç boyutlu konum haritasını çıkaran Gaia ve optik fotometriyle binlerce ötegezegen keşfeden Kepler Uzay Teleskobu gibi gelişmiş uzay gözlemevleriyle devam etmiştir.
Görünür ışık astronomisinde kullanılan üç ana teleskop türü vardır:
Her teleskop tasarımı, kullanılan optik elemanlara bağlı olarak farklı optik sapınç türlerinden etkilenir. Kırılmalı teleskoplarda ortaya çıkan renk sapması, görüntünün aydınlık ve karanlık bölümlerini ayıran kenarlarda normalde olmaması gereken renklerin belirmesine yol açar. Bunun nedeni, merceğin farklı renklerdeki ışınları aynı odak noktasında toplayamamasıdır. Yansıtmalı teleskoplarda ise görüş alanının kenarlarına doğru eksen dışı sapınçlar başta olmak üzere çeşitli optik kusurlar ortaya çıkar. Katadioptrik teleskoplar çok sayıda farklı optik tasarıma sahip olduğundan karşılaşılan kusur türleri de modele göre değişiklik gösterir.

Gök cisimlerinin geceleyin görünürlüğü ortam aydınlatmasından doğrudan etkilenir. Tarih boyunca Ay'ın gökyüzündeki parlak varlığı, ortam ışığını artırarak astronomik gözlemleri güçleştiren başlıca doğal etken olmuştur. Ancak yapay ışık kaynaklarının yaygınlaşmasıyla birlikte ışık kirliliği, gökyüzü gözlemleri açısından giderek büyüyen bir soruna dönüşmüştür. Özel filtreler ve aydınlatma armatürlerindeki düzenlemeler bu sorunu hafifletmeye yardımcı olsa da en kaliteli gözlemler için optik gözlem yapan hem profesyonel hem de amatör astronomlar, büyük şehirlerden uzak gözlem alanlarını tercih eder. Yeryüzündeki ışık kirliliğinin yanı sıra diğer olumsuz etkenlerden de kaçınmak amacıyla birçok teleskop Dünya atmosferinin ötesine konuşlandırılmıştır. Bu sayede yalnızca ışık kirliliği değil, atmosferin neden olduğu görüntü bozulmaları ve ışığın perdelenmesi de en aza indirilmiş olur.
En sık gözlemlenen hedefler genellikle bir teleskoba ihtiyaç duyulmayan Ay, meteorlar, gezegenler, takımyıldızlar ve yıldızlardır.
Ay, özellikle amatör astronomlar ve gökyüzü gözlemcileri tarafından en sık izlenen gök cismidir. Bunun başlıca nedenleri, Ay'ın gece gökyüzündeki en parlak ve görünür açısal boyutu en büyük gök cismi olması ile birçok takvime temel oluşturması gibi tarih boyunca pek çok kültürde taşıdığı derin önemdir. Net bir şekilde görülebilmesi için herhangi bir teleskop ya da dürbün gerektirmemesi de Ay'ı gözlemciler için son derece elverişli ve popüler bir hedef haline getirir.
Halk arasında genellikle "kayan yıldız" olarak adlandırılan meteorlar da yaygın biçimde izlenir. Perseidler ve Leonidler gibi meteor yağmurları, nispeten kısa bir zaman diliminde çok sayıda geçiş sunduğundan meteor gözlemlerini oldukça kolaylaştırır.
Gezegenler çoğunlukla bir teleskop veya dürbün yardımıyla gözlemlenir. Venüs, olağanüstü parlaklığı ve hatta gündüz bile fark edilebilmesi sayesinde herhangi bir alet kullanılmadan gözlemlenebilen en elverişli gezegendir. Bunun yanı sıra Mars, Jüpiter ve Satürn de çıplak gözle rahatlıkla izlenebilmektedir.
Takımyıldızlar ve yıldızlar da sıkça gözlemlenmiş ve özellikle açık denizlerdeki gemiler tarafından tarih boyunca yön bulma amacıyla kullanılmıştır. En kolay tanınabilen gökyüzü asterizmlerinden biri, Büyük Ayı'nın bir parçasını oluşturan Büyük Kepçe'dir. Takımyıldızlar ayrıca gökyüzündeki diğer sönük cisimlerin konumunun tespit edilmesine de yardımcı olur.