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天文学在对于了解宇宙及其相关特性上，已有很大的进展。但仍有些天文学上的问题找不到解答。若要回答这些问题，可能要有新的地面或太空的天文仪器，也许在理论天文学或是观测天文学上需有新的进展。恒星质量谱的来源是什么？

为什么不论初始条件如何，天文学家都会观测到相同的恒星质量分布（初始质量函数）？可能需要对于星球及行星的形成有更深的了解。是否存在外星生命？若有外星生命，是有智能的吗？这些检测器同样都使用庞大的靶体，不过它们的靶体是更加有利于检测的超纯水。若存在有智能的外星生命，要如何解释费米悖论。外星生命是否存在一事是在科学上及哲学上都有重要的意涵－太阳系是否有其独特性？

天文现象

天文现象是天体到了某个特***置（客观上的位置）或状态而造成的特殊现象。有些天文现象是占星术上的热门话题，事实上观测天文现象是研究和拍摄天体的好机会，例如小行星掩星的联合观测可测定小行星的形状和大小。一些特定天象的观测活动成为业余天文爱好者们的乐趣。天体与天体之间的掩食现象，主要如“食”“掩”“凌”等现象。中国作为一个悠悠文明古国，有史以来就有观天测象的传统，在世界天文发展史曾做出过独特的贡献。如：日食：日全食、日偏食及日环食月食：月全食及月偏食、半影月食。

突发天象

突发而不能预计的天象如行星表面的异象（如火星沙尘暴、木星云带变化、土星白斑）、火流星、新星、超新星、极光、黄道光、对日照甚至彗星撞木星、流星撞击月面；太空站（或带闪光，有可能接近或视觉上经过天体表面）严格来说虽不是天文现象，但由于其出现和闪光的视位置和时刻可根据其轨道计算出，也是天文爱好者观测的对象之一。注意：日晕、月晕、彩虹等这些由大气或相关大气衍生的现象不算是天文现象。而1999年，有香港和中国内地传媒把黄昏看到的飞机以尾迹误当作为异常明亮的彗星。中微子是除了电磁波外，携带着宇宙中核反应信息的另一位信使，因为天体的核反应会发射出中微子。