自从发明了望远镜，人类观测天体的眼界大开，对宇宙的研究进入了一个突飞猛进的时期。而到了20世纪后期，人们开始利用宇宙辐射来研究天体时，宇宙的大门才算是真正彻底打开了。各种天体都会释放电磁辐射，这些辐射只有一少部分以可见光的形式出现，大多数则是不可见的。如伽马射线、X射线、紫外线、红外线和射频电波。这些辐射携带着天体的多种信息，以光速在宇宙中穿行，经过成千上万年来到地球。由于地球大气层的吸收作用，它们大部分不能到达地面。随着科学技术的进步，人类可以使用设备在地面接收这些辐射，还可以避开低层大气利用卫星接收宇宙辐射。现在，除了传统的光学天文学外，还出现了红外天文学、射电天文学、紫外天文学、X射线天文学、伽马射线天文学等。这些都统称为不可见光天文学。如果我们的眼睛能看到这些辐射，那么天空不仅将会让我们感到陌生，更会使我们惊诧宇宙间无比奇妙的绚丽多彩。
星系中尘埃弥漫，它使可见光难以穿行。而红外线可以一直穿透星际尘埃。宇宙中所有比一般恒星温度（3000℃）低的天体都发出红外线。使用红外望远镜不但能看到更多的天体，还能“察觉”出它们的冷热。从3000℃的恒星到零下250℃的尘云，都能区别出来。
相比之下，射电望远镜就不那么直观了。它那个大大的盘子样的天线接收到的东西，我们并不能直接看出什么，需要经过计算机处理才能转换成电子图像。不过他们的本事却极大，甚至能超过哈勃太空望远镜。人们还把很多这样的天线排起来，让它们联合起来工作。这样能够观测得更好。美国特长基线天线阵居然横跨了全国。人们用射电望远镜可以研究特大质量黑洞周围的磁场旋涡、极高能量的大爆炸过程，甚至跟踪太空里的分子，即新行星和生命的原材料。
宇宙中有很多比太阳还热的恒星，它们超过10000℃，发出强烈的紫外线。研究这些天体就离不开紫外望远镜。紫外望远镜可以看到恒星之间那些虽热却不可见的气体，分析出它们是什么物质。当然，紫外望远镜并不只研究恒星，用紫外望远镜也可以观看地球。只是在紫外望远镜中，我们所看到的东西总是怪怪的颜色，要是没有专门的知识，是看不出什么名堂来的。因为地球大气层会挡住紫外线，所以紫外望远镜要用卫星带上天去。
X射线是一种高能电磁辐射，只有超过100万℃的天体才会释放这种射线，就是说它能携带很高的能量，穿透力极强，所以医院会给病人照X光。用X射线望远镜看天空，到处都是发光的东西，一块块气体云，一颗颗闪烁不定的X射线星。太阳也能发出X射线，但比起那些超过100万℃的天体来，就显得很微弱了。因此，用X射线望远镜可以看到宇宙中很多热点，像超新星遗迹、脉冲星周围的气体，还有黑洞，它们的温度甚至高达1亿摄氏度，是十分强大的X射线源。
X射线的能量虽高，但还不是最高的。最高的是伽马射线（伽玛射线粒子的能量是可见光光子的 4千多万倍）。利用伽马射线可以探测宇宙的更深处，可以探测脉冲星、类星体和黑洞。伽马射线不是由恒星或气体云的高温产生的，它是宇宙中放射性原子产生的辐射，是微粒以接近光速相互撞击或是物质与反物质相互湮灭所产生出来的。因此，它可能会探测到最为奇特壮观的宇宙情景。在伽马射线望远镜中看到的天空将是完全陌生的，我们熟悉的星辰和星座都消失了，呈现在眼前的是一片片巨大的发光气体云，那是受到高速电子轰击的气体状云团。还有不时闪着光的亮点。这些亮点有的闪烁得很有规律，那是脉冲星；有的在几秒钟内突然发亮到最强，那是伽马射线爆发星。目前，伽马射线天文学还不是很成熟。
(附图说明)图中间明亮的部分是类星体3C279，这是一幅由伽玛射线 波段观测到的影像，就像大部分的类星体一样，3C279非常暗，在可见光波段的天空里，它只是一个星星样的光点。 而在伽玛射线望远镜中，3C279是天空中非常亮的一个。
