 第一个被发现的行星状星云，M27
行星状星云是天体的一种，为低质量恒星(质量介于0.1至1个太阳质量)死亡时的一种状态，外围有由等离子构成的发光气体外壳，中心则为裸露的核心（白矮星）。它们实际上与行星毫无关联，只是因为通过光学望远镜，看起来像木星等巨型气体行星般有一定的视面积，因而得名。与恒星上亿年的生命相比，行星状星云是短暂的现象，现象只能维持数万年。在银河系中已经发现的行星状星云约有1,500个。在天文学中，行星状星云是很重要的天体。这是因为它们在星系的化学演化中扮演着关键的角色，让在恒星内部核聚变产生的丰富重元素（碳、氮、氧和钙）和其他产物能够回复为星际物质。
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 画家笔下的系外行星HD 69830 d（前）及其母星HD 69830与小行星带。
太阳系外行星，简称系外行星，是泛指在太阳系以外的行星。自1990年代首次证实系外行星存在，截至2006年10月3日，人类已发现了210个系外行星。历史上天文学家一般相信在太阳系以外存在着其它行星，然而它们的普遍程度和性质则是一个谜。直至1990年代人类才首次确认系外行星的存在，而自2002年起每年都有超过20个新发现的系外行星。现时估计不少于10%类似太阳的恒星都有其行星。随着系外行星的发现便令人引伸到它们当中是否存在外星生命的问题。虽然已知的系外行星均附属不同的行星系统，但亦有一些报告显示可能存在一些不围绕任何星体公转，却具有行星质量的物体。
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引力波天文学是观测天文学20世纪中叶以来逐渐兴起的一个新兴分支，其发展基础是广义相对论中引力的辐射理论在各类相对论性天体系统研究中的应用。与基于电磁波观测的传统观测天文学相比较，狭义上的引力波天文学指的是通过引力波这个途径来观测发出引力辐射的天体系统。但由于万有引力相互作用和电磁相互作用相比强度十分微弱，引力波的直接观测对人类现有的技术而言是一个很大的挑战。自1916年爱因斯坦发表广义相对论，在理论上预言引力波的存在以来，人类至今未能在实验上直接对其进行观测。因此可以说，真正实现通过引力波的观测来从实验上研究天体系统，从而完善引力波天文学这一新兴领域还为时尚早。
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 氦原子结构示意图
原子是一个元素能保持其化学性质的最小单位。一个原子包含有一个致密的原子核及围绕在原子核周围带负电的电子。原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子。根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同：质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。与日常体验相比，原子是一个极小的物体，其质量也很微小，以至于只能通过一些特殊的仪器才能观测到单个的原子，例如扫描隧道显微镜。原子的99.9%的重量集中在原子核，其中的质子和中子有着相近的质量。每一种元素至少有一种不稳定的同位素，可以进行放射性衰变。
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超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散，并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称作超新星遗迹。根据估算，在如银河系大小的星系中超新星爆发的几率约为50年一次。同时，超新星爆发产生的激波也会压缩附近的星际云，这是新的恒星诞生的重要启动机制。
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