Formation et évolution des galaxiesL'étude de la formation et de l'évolution des galaxies s'intéresse aux processus ayant abouti à la formation d'un univers hétérogène à partir d'une prémisse homogène, à la formation des premières galaxies (processus appelé galactogenèse), à la façon dont les galaxies changent avec le temps, et aux processus qui ont conduit à la grande variété des structures observées parmi les galaxies proches. C'est l'un des domaines de recherche les plus actifs en astrophysique.
Structure stellairethumb|Diagramme montrant la structure interne d'une étoile telle que le Soleil : 1. Noyau 2. Zone de rayonnement 3. Zone de convection 4. Photosphère 5. Chromosphère 6. Couronne 7. Tache solaire 8. Granulation 9. Éruption solaire Les modèles de structure stellaire décrivent la structure interne des étoiles de différentes masses et âges, ainsi que permettent de faire des prédictions sur la luminosité, la couleur et l'évolution future de ces étoiles.
Association stellairevignette|droite|Carte des associations stellaires et des groupes mouvants proches. La croix verte au centre montre la position du Soleil. Une association stellaire, terme introduit en 1949 par l'astrophysicien arménien Viktor Amazaspovitch Ambartsumian, est un groupe d'étoiles dont le même mouvement propre trahit une origine commune. Contrairement à un amas stellaire au sein duquel les étoiles sont en interaction gravitationnelle, les étoiles d'une association ne sont plus soumises à cette force.
Trou noiralt=|vignette|Le disque d'accrétion du trou noir M87* imagé par l'en. Le trou noir lui-même est invisible, au centre de la zone noire centrale. En astrophysique, un trou noir est un objet céleste si compact que l'intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s'en échapper. De tels objets ne peuvent ni émettre, ni diffuser la lumière et sont donc noirs, ce qui en astronomie revient à dire qu'ils sont optiquement invisibles.
Population stellairevignette|Distribution des populations stellaires dans la voie lactée. Les étoiles de notre galaxie furent classées en deux populations stellaires, dites « Population I » et « Population II » par Walter Baade en 1944. Le critère de classification était la largeur des raies spectrales des étoiles de la partie centrale des galaxies (Population I) comparée à celle des étoiles du bord des galaxies (raies plus fines), la Population II. Il faut attendre les années 1950 pour que cette dichotomie soit reliée à l'abondance chimique de surface des étoiles.
Problème des galaxies nainesvignette|NGC 1140, une galaxie naine située à environ 60 millions d'années-lumière de la Terre (télescope spatial Hubble). Le problème des galaxies naines est l'un de ceux qui résultent des simulations informatiques cosmologiques qui prédisent l'évolution de la distribution de la matière dans l'Univers. La matière noire semble s'amasser hiérarchiquement et en un nombre sans cesse croissant de halos d'une taille sans cesse décroissante.
Étoilevignette|Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, vu lors d'une éruption en ultraviolets avec de fausses couleurs. Une étoile est un corps céleste plasmatique qui rayonne sa propre lumière par réactions de fusion nucléaire, ou des corps qui ont été dans cet état à un stade de leur cycle de vie, comme les naines blanches ou les étoiles à neutrons. Cela signifie qu'ils doivent posséder une masse minimale pour que les conditions de température et de pression au sein de la région centrale permettent l'amorce et le maintien de ces réactions nucléaires, seuil en deçà duquel on parle d'objets substellaires.
Galaxie naine du SagittaireLa galaxie naine du Sagittaire est une galaxie satellite de la Voie lactée. D’environ de diamètre, elle se trouve actuellement à de la Terre et voyage sur une orbite polaire à environ du centre de la Voie lactée. Son type fait l’objet de débats, ayant été considéré comme elliptique et sphéroïdal, aussi les termes de galaxie naine sphéroïdale du Sagittaire ou galaxie naine elliptique du Sagittaire sont eux aussi mentionnés. Ce dernier possède l’abréviation SagDEG (de l’anglais pour Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy) également usitée.
Galaxie spiraleright|thumb|250px|Galaxie spirale NGC 4414 telle que vue par le télescope spatial Hubble. Une galaxie spirale est un type de galaxie contenant jusqu'à plusieurs centaines de milliards d'étoiles et qui adopte la forme aplatie d'un disque, avec un renflement central sphérique lumineux appelé le bulbe. Les galaxies spirales contiennent également, et de façon variable, des quantités importantes de gaz et de poussières. Autour du disque, il existe également un halo moins dense et plus discret, aux étoiles fréquemment regroupées en amas globulaires.
Nucléosynthèse stellaireLa nucléosynthèse stellaire est le terme utilisé en astrophysique pour désigner l'ensemble des réactions nucléaires qui se produisent à l'intérieur des étoiles (fusion nucléaire et processus s) ou pendant leur destruction explosive (processus r, p, rp) et dont le résultat est la synthèse de la plupart des noyaux atomiques. La position d'une étoile sur le diagramme de Hertzsprung-Russell détermine en grande partie les éléments qu'elle synthétise. L'origine des éléments a posé un problème difficile aux scientifiques pendant longtemps.
Rotation stellairevignette|280px|Cette illustration montre le renflement équatorial de l'étoile Achernar causé par sa rotation rapide. La rotation stellaire désigne la rotation d’une étoile autour de son axe. La vitesse de rotation peut être mesurée par le spectre de l’étoile ou en chronométrant différentes caractéristiques visibles à sa surface. Puisque les étoiles ne sont pas des corps solides, elles sont sujettes à la rotation différentielle. Ainsi, l’équateur de l’étoile peut tourner avec une vitesse angulaire différente de celle des plus hautes latitudes, ce qui peut produire un par effet centrifuge.
Galaxie de Seyfertvignette|NGC 1097, vue prise par Hubble. Cette galaxie de Seyfert contient en son centre un trou noir supermassif de 100 millions de masses solaires. vignette|NGC 5793 est une galaxie de Seyfert située à plus de 150 millions d'années-lumière dans la constellation de la Balance. Les galaxies de Seyfert sont des galaxies spirales caractérisées par un noyau extrêmement brillant et compact. D'une brillance de surface très élevée, leur noyau représente l'une des plus grandes sources de rayonnement électromagnétique connues de l'Univers, possiblement liée au trou noir supermassif en leur centre.
