Năm 1960, đã phát hiện ra loại tinh thể đầu tiên, đặc trưng lớn nhất của nó là sự thay đổi màu đỏ của vạch quang phổ rất lớn, điều này cho biết rằng nó cách Trái đất của chúng ta rất xa, có trên mấy trăm triệu năm hoặc hàng ngàn năm ánh sáng. Mặt khác, độ sáng của loại thiên thể mạnh hơn gấp 100 ~ 1000 lần so với toàn bộ hệ Ngân Hà (trong hệ Ngân Hà ước có khoảng 100.000.000.000 hành tinh), độ sáng của bức xạ điện mạnh hơn 100.000 lần! Nhưng, thể tích của loại tinh thể lại rất nhỏ, chỉ bằng một phần mấy triệu tỷ của hệ Ngân hà! Nguyên nhân nào làm cho loại tinh thể trong thể tích nhỏ như vậy có thể tích tụ được nhiều năng lượng như vậy? Có phải tồn tại một nguồn năng lượng mới mà chúng ta ngày nay vẫn chưa hiểu rõ? Theo sự tích luỹ của tư liệu quan sát được có được từ nhiều năm nay đã phát hiện ra trên 6200 loại tinh thể. Con người tuy có một chút hiểu biết về chúng, nhưng bản chất của nó vẫn là một bài toán chưa có lời giải với chúng ta!
Năm 1967, hai nhà thiên văn học nước Anh đã quan sát được một nguồn bức xạ điện kỳ lạ trên bầu trời, chúng phát ra theo cùng chu kỳ xác định một cách lặp đi lặp lại một điện xung bức xạ điện, mức độ chính xác của mạch xung vượt qua cả đồng hồ bình thường. Lúc đầu, các nhà thiên văn học còn hoài nghi chúng là một bức điện báo không dây của các sinh vật cao cấp trong vũ trụ phát về hướng chúng ta! Sau đó tiếp tục phát hiện ra một loạt thiên thể như vậy, thông qua nghiên cứu, các nhà thiên văn học nhận thức được rằng đây là một loại thiên thể mới - một sao nơtron chuyển động với tốc độ cao, được gọi là sao mạch xung. Ngày nay, đã có hơn 550 sao mạch xung được phát hiện. Chất lượng của sao mạch xung so với Mặt trời là tương đương nhau, thể tích thì lại rất nhỏ, thông thường đường kính chỉ có khoảng từ 10 ~ 20 km, do đó mật độ rất lớn, vật chất sao mạch xung của 1 cm3 chỉ có 100 triệu tấn, bằng 1000 tỷ lần mật độ vật chất hạt nhân của Mặt trời! Nhiệt độ bề mặt của sao mạch xung ở khoảng trên 10 triệu độ C, mật độ hạt nhân cao hơn 6 tỷ độ C, dưới áp suất cao nhiệt độ cao, vật chất đứng ở trạng thái kỳ lạ - trạng thái nơtron, tức toàn bộ điện tử bề ngoài của nguyên tử bị hút vào hạt nhân nguyên tử mà trung hoá với điện tích dương trong hạt nhân, kết quả, hạt nhân nguyên tử trung tính không mang điện tích hạt nhân và hạt nhân sắp xếp một cách chặt chẽ cùng nhau làm cho thể tích nhỏ lại nhiều lần. Ngày nay có không ít người cho rằng sao mạch xung là một ngôi sao lâu đời, bởi vì nhiên liệu của hạt nhân đó đã tiêu hao hết, dẫn đến kết quả tai biến mà bị mai một. Người phát hiện ra sao xung mạch cũng do đó mà nhận được giải thưởng Nobel về vật lý năm 1974.
Năm 1965, hai nhà vật lý học người Mỹ khi đi tìm nguồn âm thanh làm nhiễu hệ thống thông tin của vệ tinh, bỗng phát hiện ra trên các hướng của bầu trời đều có những sóng bức xạ nhỏ yếu ớt, chúng tương ứng với bức xạ vật đen ở nhiệt độ tuyệt đối là 3K. Loại bức xạ này đến từ trong vùng sâu thẳm của vũ trụ, trên các hướng hầu như hoàn toàn giống nhau, có thể thấy rằng vũ trụ không phải là “chân không”. Hiện tượng này trong thiên văn học được gọi là bức xạ bối cảnh vũ trụ. Nó đã nêu ra một chứng cứ quan sát tốt nhất cho lí luận này để quan sát vũ trụ. Năm đó bài báo đưa tin về sự phát hiện này chỉ có vẻn vẹn 600 chữ, nhưng đã làm chấn động toàn bộ giới vật lí học thiên thể và giới vật lí học lý luận. Hai nhà phát hiện đó cũng do đó mà được nhận giải thưởng Nobel về vật lí năm 1978.
Đầu những năm 60 của thế kỷ XX, sau khi con người quan sát lượng lớn các bức xạ sóng ngắn centimet hay milimet, đã phát hiện ra rất nhiều loại vật chất muôn hình vạn trạng giống như sự tồn tại của các hình phân tử với sự bất ngờ lớn, trong đó không chỉ có vật vô cơ đơn giản, mà còn có những phân tử hữu cơ tương đối phức tạp. Sự biến hoá của các phân tử giữa các ngôi sao và các ngôi sao có quan hệ mật thiết. Càng quan trọng hơn là, sự phát hiện của các phân tử hữu cơ giữa các ngôi sao đó, đã nêu ra một manh mối quan trọng cho nghiên cứu khởi nguồn cuộc sống trong vũ trụ.
Bốn phát hiện lớn này trong thiên văn học của những năm 60 của thế kỷ XX đều rất quan trọng đối với sự phát triển của thiên văn học và nhận thức của con người về vũ trụ.