ستاره ولف–رایه
در سال ۱۸۶۷ میلادی در رصدخانهٔ پاریس دو نفر به نام‌های چارلز ولف و جرج رایه هنگامی که طیف‌های بسیاری از ستارگان صورت فلکی دجاجه را رمزگشایی می‌کردند سه ستارهٔ ناشناس را یافتند. هنگامی که طیف این ستارگان را رمزگشایی کردند، برخلاف خطوطی جذبی عادّی و باریک معمولی خطوط غیر عادّی نشری پهنی را در طیف‌های آنان دیدند. در طیف بیشتر ستارگان در پی حضور عنصرها در لایه‌های بالایی که پرتو را در دامنهٔ ویژه‌ای جذب می‌کنند، خطوط جذبی دیده می‌شود. شمار ستارگان با خطوط نشری بسیار کم است؛ بنابراین این ستارگان آشکارا غیرعادی بودند.
اخترشناسی
برخی از پدیده‌هایی که اخترشناسان نظری به ارائه مدل برای آن‌ها می‌پردازند عبارتند از: دینامیک ستاره‌ها، تکامل ستاره‌ها، شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها، نحوهٔ توزیع ماده در ساختار بزرگ-مقیاس جهان، منشأ پرتوهای کیهانی، نسبیت عام و کیهان‌شناسی فیزیکی (شامل کیهان‌شناسی بر اساس نظریه ریسمان و اخترفیزیک ذره‌ای). نسبیت عام در اخترفیزیک به عنوان ابزاری برای سنجش خصوصیات ساختارهای بزرگ مقیاس (که در آن‌ها گرانش نقش مهمی در ایجاد پدیده‌های فیزیکی دارد) به کار می‌رود. همچنین به عنوان مدل پایه برای مطالعهٔ سیاهچاله‌ها و امواج گرانشی به کار می‌رود.