Thiên hà là một hệ thống lớn gồm hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỷ ngôi sao, hành tinh, khí quyển và vật chất khác, tồn tại trong không gian. Thiên hà có hình dạng đa dạng từ xoắn ốc, ellipsoid đến không đều và không gian rỗng giữa các ngôi sao. Các thành phần chính của thiên hà bao gồm ngôi sao, hành tinh, khí quyển, vật chất tối và từ trường. Ngôi sao tạo nên ánh sáng và năng lượng, hành tinh có thể tồn tại sự sống, khí quyển tạo ra hiện tượng phát xạ và hấp thụ ánh sáng. Vật chất tối và từ trường là những thành phần bí ẩn nhưng có tác động lực lên các vật thể khác và giữ cho thiên hà ổn định. Khái niệm về thiên hà quan trọng trong việc hiểu vũ trụ và sự hình thành và phát triển của các hệ thống thiên hà. Nghiên cứu và quan sát thiên hà mang lại thông tin về sự tiến hóa của vũ trụ và cung cấp kiến thức cơ bản cho các lĩnh vực khác như vật lý, thiên văn học và khoa học vũ trụ.

Quan sát quang học là phương pháp quan sát thiên hà phổ biến nhất. Nó sử dụng ánh sáng và các công cụ quan sát như kính thiên văn và telescop. Ánh sáng từ các nguồn thiên thể được thu thập và phân tích để tìm hiểu về tính chất và cấu trúc của chúng. Kính thiên văn và telescop được sử dụng để tạo ra hình ảnh rõ nét của các thiên thể. Quan sát quang học giúp chúng ta nghiên cứu đặc điểm vật lý của các thiên thể, xác định vận tốc và hướng di chuyển của chúng. Nó đã đóng góp rất nhiều vào việc hiểu biết về vũ trụ, từ cấu trúc của thiên hà đến sự hình thành và tiến hóa của các hệ sao và hành tinh. Quan sát quang học là công cụ quan trọng trong việc khám phá và khám phá vũ trụ, và vẫn tiếp tục được phát triển để mang lại những kiến thức mới.

Đo xung radio là phương pháp quan sát thiên hà bằng sóng radio để thu thập dữ liệu về các hiện tượng vũ trụ không thể thấy bằng mắt thường. Sử dụng radio telescope, chúng ta có thể thu sóng radio từ thiên hà và chuyển đổi thành dữ liệu điện tử. Các tín hiệu radio được ghi lại và tạo thành các xung radio, mang thông tin về tính chất và vị trí của nguồn phát sóng. Phương pháp này giúp xác định tốc độ chuyển động, kích thước, cấu trúc và thành phần hóa học của thiên hà. Đo xung radio còn giúp tìm hiểu về ngôi sao, siêu tân tinh, lỗ đen, cũng như cấu trúc và nguồn gốc của vũ trụ. Việc thu thập và phân tích dữ liệu từ đo xung radio mở rộng kiến thức về vũ trụ và hiểu rõ hơn về sự hình thành và phát triển của các thiên hà.

Quan sát bằng tia gamma là phương pháp sử dụng tia gamma và thiết bị quan sát để nghiên cứu về vũ trụ. Tia gamma có bước sóng rất ngắn và năng lượng rất cao, và được tạo ra trong các sự kiện vũ trụ như vụ nổ siêu tân tinh và va chạm giữa các hành tinh. Phương pháp này cho phép nghiên cứu các vụ nổ sao, tia gamma từ quasar, hố đen và các cấu trúc vũ trụ khác. Thiết bị quan sát tia gamma thu thập dữ liệu từ tia gamma và chuyển đổi thành tín hiệu điện để phân tích. Phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc, thành phần và phát triển của vũ trụ, giúp hiểu rõ về nguồn gốc và tiến hóa của các thiên hà, cũng như các hiện tượng vũ trụ khác như hình thành và phát triển của ngôi sao và hệ hành tinh. Mặc dù phương pháp này đòi hỏi thiết bị và kỹ thuật phức tạp, nhưng công nghệ ngày càng tiến bộ và nghiên cứu đang mang lại kiến thức mới về vũ trụ và những hiện tượng trong nó.