太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年，笛卡儿提出了太阳系起源的“旋涡说”；1745年，布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的“太阳系起源说”；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的“星云说”。现代探讨太阳系起源的“新星云说”正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来的。
1911年，赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，罗素则绘出了恒星的光谱——光度图，即赫罗图。罗素便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序，后沿主序下滑，最终成为红矮星的“恒星演化学说”。1924年，爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学的恒星演化理论的诞生。
对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。
1917年，爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。1922年，弗里德曼发现，根据爱因斯坦的场理论，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。
前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。1927年，勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型。1929年，哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了着名的“哈勃定律”。
这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶，伽莫夫等人提出了“热大爆炸宇宙模型”。他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。
从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。
1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的基础上又进一步提出了“暴涨宇宙模型”。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。
（2）宇宙结构观念的发展
远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作幼稚的推测。
在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的“早期盖天说”认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为“后期盖天说”，认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象为“以天为盒盖、大地为盒底”的大盒子，大地的中央则是尼罗河。
古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上。公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。
最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承。但直到1519～1522年，葡萄牙的麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后，地球是球形的观念才最终被证实。
公元2世纪，托勒密提出了一个完整的“地心说”。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。
1543年，哥白尼提出科学的“日心说”，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年，开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说。同年，伽利略则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了“日心说”的正确性。
1687年，牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。
在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。
1584年，布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。
18世纪上半叶，由于哈雷对恒星自行的发展和布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶，赖特、康德和朗伯推测说，布满全天的恒星和银河，构成了一个巨大的天体系统。赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中，沙普利发现了太阳不在银河系中心，奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及有许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。
18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由哈勃用“造父视差法”测仙女座大星云等的距离，确认了河外星系的存在。
近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。
第三节光变核能——活动星系
活动星系是有猛烈活动现象或剧烈物理过程的星系，又称激扰星系。包括类星体、塞佛特星系、射电星系、蝎虎天体、星爆星系等。
活动星系的最主要的特点是：星系中心区域有一个极小而极亮的核，称为活动星系核；强的非热连续谱；光谱中有宽的发射线。有的活动星系有快速光变，时标为几小时至几年。有的活动星系有明显的爆发现象，如喷流。活动星系的特点大多数是与活动星系核联系在一起的。有些活动星系，如类星体、蝎虎座BL型天体，辐射的绝大部分来自星系核，其他部分的辐射几乎观测不到。活动星系的数量约为正常星系总数的1％，其寿命约为一亿年。人类对活动星系的本质了解得还很少，活动星系的研究已成为星系天文学甚至整个天体物理中最活跃的领域之一。
现在一般不严格区分活动星系和活动星系核。
活动星系核是河外天体中的一个大类，它的主要特征是核活动，是产生于恒星中热核反应以外的另一种能源，并在某些现象中有着相当的影响。这个星系核是非定量的，正常星系的核也有活动性。
因此活动星系核可以延伸到某些正常星系，如银河系的银心。
活动星系核寄居的星系称之为活动星系，在活动性最强的类星体中本底星系作用极小，往往只有核。按习惯，对活动性较差的活动星系，我们也统称为活动星系核。
活动星系核的特征：有比正常星系更亮的致密核；在某些不太宽的波段（如射电、光学、X射线波段等）表现为非恒星的连续谱；存在原子和离子的发射谱线；连续谱和发射线的强度、偏振和谱形随时间变化；相对于正常星系有更强的高能光子（如X射线、γ射线等）的发射能力。
具有以上全部或部分特征的核就定义为活动星系核。
类星体具有上述全部特征，是活动性最强的活动星系核。蝎虎天体是典型的活动星系核。可见光谱线性质是活动星系核最关键的认证。
活动星系核可分为多种亚型，名词多达数十种，对它们进行系统的分类不是简单的事。早期都是根据部分观测结果来命名和分类的，并沿用至今。更物理的分类应在明确了核区内部过程和外部结构后，并选定合理的物理参量进行。主要类型有：赛弗特星系，类星体，射电星系，蝎虎天体，光学剧变类星体等。
与此同时，各种类型之间又出现了交叠和融合，分界线越来越模糊。所有这些现象启发人们，所有这些分类很可能只是表面现象，而背后有着统一的物理过程。由于某几个基本物理参量的变化，才造成观测特征上各式各样的差别。
20世纪80年代中期开始出现了建立活动星系核统一模型的趋向。在建立活动星系核的统一模型的探索过程中，黑洞吸积盘起到了举足轻重的作用。普遍认为，活动星系核内区的标准模型中包括四个主要部分：
①中心天体是大质量黑洞，其质量量级为106～109倍的太阳质量；②围绕黑洞的是一个较差转动的吸积盘；③存在与中心天体转轴方向一致的喷流；④在盘内区或其附近形成发射硬X射线的冕区。