 第一個被發現的行星狀星雲，M27
行星状星雲是天體的一種，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，讓在恆星內部核聚变產生的豐富重元素（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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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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 氦原子結構示意圖
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會壓縮附近的星際雲，这是新的恒星诞生的重要启动机制。
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