Roku 1963 objavil Maarten Schmidt (nar. 1929) kvazary na základe rádiových pozorovaní zdroja 3C 273, ktoré uskutočnil roku 1962 so svojimi spolupracovníkmi C. Hazard na austrálskom rádiovom observatóriu v Parkese. Ukázalo sa, že kvazary sú najvzdialenejšími známymi objektmi vesmíru a že sú najvýraznejšou formou aktivity jadier galaxií v začiatočných fázach ich vývoja. Na základe rádiových pozorovaní na Mullardovom observatóriu v Anglicku objavil roku 1967 Antony Hewish (nar. 1924) a jeho spolupracovníci pulzary, o ktorých sa čoskoro zistilo, že sú to rýchlo rotujúce neutrónové hviezdy. Roku 1963 objavil S. Weinreb medzihviezdne molekuly OH, roku 1968 J. W. Wilson a A. H. Berret žiarenie OH. infračervených hviezd. Pre kozmológiu má mimoriadny význam objav reliktového žiarenia, ktorý dosiahli roku 1965 rádiovými pozorovaniami Arno Penzias (nar. 1933) a Robert Woodrow Wilson (nar. 1936). Jestvovanie reliktového žiarenia s pozorovanou teplotou 3 K sa všeobecne pokladá za najsilnejší argument v prospech nestacionárnych modelov vesmíru so začiatočných big bangom.

Pri poznávaní fyzikálnych procesov a vývoja rozličných kozmických objektov sa stávajú čoraz neoceniteľnejšími aj pozorovania v ďalších neviditeľných oblastiach spektra. Vznikajú tak nové, búrlivo sa rozvíjajúce odvetvia astrofyziky: infračervená astronómia, ultrafialová astronómia, röntgenová astronómia, gama astronómia. Prvé infračervené pozorovania uskutočnili v rokoch 1965-1967 G. Neugebauer a R. B. Leighton. Výsledkom doterajších pozorovaní je katalóg 20 000 zdrojov infračerveného žiarenia, z ktorých asi 600 sa podarilo identifikovať ako optické objekty. Infračervená astronómia pomáha objavovať objekty - zrejme vznikajúce hviezdy, umožnila spresniť polohu centra Galaxie, podrobnejšie preskúmať kvazary a galaxie s aktívnymi jadrami, skúmať medzihviezdne molekuly. Röntgenová astronómia veľmi pokročila najmä meraniami na umelých družiciach Zeme (špecializovaná americká družica Uhuru, vypustená roku 1971; röntgenový ďalekohľad Filin na ruskej orbitálnej stanici Saľut 4 atď.). Len z družice Uhuru je známych 339 zdrojov röntgenového žiarenia, medzi ktorými sú pozostatky supernov, galaxie, kvazary, pulzary a veľmi pravdepodobne i čierna diera (Cygnus X-1). Závažné objavy dosiahla gama astronómia, napr.