Общая теория относительности дала возможность модельного теоре­тического описания явлений космологического масштаба и по сути впервые поставила космологию — эту важную отрасль астрономии — на твердую теоретическую почву. Создание квантовой механики по­служило чрезвычайно мощным импульсом развития как астрофизи­ки, так и космогонического аспекта астрономии (в частности, выяс­нения источников энергии и механизмов эволюции звезд, звездных систем и др.); обеспечило переориентацию задач астрономии с изу­чения в основном механических движений космических тел (под влиянием гравитационного поля) на изучение их физических и химических характеристик. Выдвижение астрофизических про­блем на первый план сопровождалось также интенсивным развити­ем таких отраслей астрономической науки, как звездная и внегалактическая астрономия.

Наряду с этим существенно совершенствовались и эмпирические методы астрономического познания. Астрономия стала всеволновой, т.е. астрономические наблюдения проводятся на всех диапазонах длин волн излучений (радио, инфракрасный, оптический, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма- диапазоны). Появилась возможность непосредствен­ного исследования с помощью космических аппаратов и наблюдений космонавтов околоземного космического пространства. Луны и пла­нет Солнечной системы. Все это привело к значительному расширению наблюдаемой области Вселенной и открытию целого ряда не­обычных (как правило, неожиданных и во многом необъяснимых) давлений.

Среди этих открытий особенное значение имеют нестационар­ные процессы во Вселенной:

обнаружение в конце 40-х гг. существования «звездных ассоциа­ций», представляющих собой группы распадающихся после своего рождения звезд;  

обнаружение в 50-х гг. явлений распада скоплений и групп галактик; 

открытие в 60-е гг. квазаров*, радиогалактик, взрывной активнос­ти ядер галактик с колоссальным энерговыделением (около 10⁶⁰ эрг);

 обнаружение нестационарных явлений в недрах звезд и нестаци­онарных явлений в Солнечной системе (быстрый распад короткопериодических комет, планетарная эруптивная деятельность (взрывы, выбросы материи в космос) и др.).

 Кроме того, к выдающимся астрономическим открытиям следует отнести обнаружение: «реликтового» излучения, которое является важнейшим аргументом в пользу теории «горячей» Вселенной; «рентгеновских звезд»; пульсаров; космических мазеров на спектральных линиях некоторых молекул (воды, ОН и др.); вероятное открытие «черных дыр» и др.