 第一個被發現的行星狀星雲，M27
行星狀星雲是天體的一種，為低質量恆星(質量介於0.1至1個太陽質量)死亡時的一種狀態，外圍有由電漿構成的發光氣體外殼，中心則為裸露的核心（白矮星）。它們實際上與行星毫無關聯，只是因為通過光學望遠鏡，看起來像木星等巨型氣體行星般有一定的視面積，因而得名。與恆星上億年的生命相比，行星狀星雲是短暫的現象，現象只能維持數萬年。在銀河系中已經發現的行星狀星雲約有1,500個。在天文學中，行星狀星雲是很重要的天體。這是因為它們在星系的化學演化中扮演著關鍵的角色，讓在恆星內部核融合產生的豐富重元素（碳、氮、氧和鈣）和其他產物能夠回復為星際物質。
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 畫家筆下的系外行星HD 69830 d（前）及其母星HD 69830與小行星帶。
太陽系外行星，簡稱系外行星，是泛指在太陽系以外的行星。自1990年代首次證實系外行星存在，截至2006年10月3日，人類已發現了210個系外行星。歷史上天文學家一般相信在太陽系以外存在著其它行星，然而它們的普遍程度和性質則是一個謎。直至1990年代人類才首次確認系外行星的存在，而自2002年起每年都有超過20個新發現的系外行星。現時估計不少於10%類似太陽的恆星都有其行星。隨著系外行星的發現便令人引伸到它們當中是否存在外星生命的問題。雖然已知的系外行星均附屬不同的行星系統，但亦有一些報告顯示可能存在一些不圍繞任何星體公轉，卻具有行星質量的物體。
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重力波天文學是觀測天文學20世紀中葉以來逐漸興起的一個新興分支，其發展基礎是廣義相對論中引力的輻射理論在各類相對論性天體系統研究中的應用。與基於電磁波觀測的傳統觀測天文學相比較，狹義上的重力波天文學指的是通過重力波這個途徑來觀測發出引力輻射的天體系統。但由於萬有引力相互作用和電磁相互作用相比強度十分微弱，重力波的直接觀測對人類現有的技術而言是一個很大的挑戰。自1916年愛因斯坦發表廣義相對論，在理論上預言重力波的存在以來，人類至今未能在實驗上直接對其進行觀測。因此可以說，真正實現通過重力波的觀測來從實驗上研究天體系統，從而完善重力波天文學這一新興領域還為時尚早。
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 氦原子結構示意圖
原子是一個元素能保持其化學性質的最小單位。一個原子包含有一個緻密的原子核及圍繞在原子核周圍帶負電的電子。原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。當質子數與電子數相同時，這個原子就是電中性的；否則，就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同，原子的類型也不同：質子數決定了該原子屬於哪一種元素，而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。與日常體驗相比，原子是一個極小的物體，其質量也很微小，以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子，例如掃描隧道顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核，其中的質子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素，可以進行放射性衰變。
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超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸都極其明亮，過程中所突發的電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系，並可持續幾周至幾個月才會逐漸衰減變為不可見。在這段期間內一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相媲美。恆星通過爆炸會將其大部分甚至幾乎所有物質以可高至十分之一光速的速度向外拋散，並向周圍的星際物質輻射激波。這種激波會導致形成一個膨脹的氣體和塵埃構成的殼狀結構，這被稱作超新星遺蹟。根據估算，在如銀河系大小的星系中超新星爆發的機率約為50年一次。同時，超新星爆發產生的激波也會壓縮附近的星際雲，這是新的恆星誕生的重要啟動機制。
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