时域天文学是研究天体如何随着时间变化，而这可能是由于天体的运动，也可能是天体本身在改变：包括超新星、耀星、耀变体、和活跃星系核。以可见光研究时域天文学的有Hat-South、大型综合巡天望远镜、泛星计划、PSST、SkyMapper、WASP3和卡塔利娜即时瞬态调查；在电波天文学领域有LOFAR在观察radio transients。电波研究时域天文学已经有很长的时间，包括脉冲星和闪烁现象。契伦科夫望远镜阵列、eROSITA、费米、HAWC、国际伽玛射线天体物理实验室、MAXI、和雨燕卫星都在寻找X射线和γ射线的瞬变现象。伽玛射线暴是众所周知的高能电磁瞬变。
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失败超新星是时域天文学中的一种瞬变天文事件，是指大质量恒星死亡时亮度突然上升至相当于超新星的早期阶段，但最终不会上升至相当于超新星的极大光通量阶段的事件。失败超新星可被认为是假超新星的一个次类型。有时本现象会被误称为unnovae。
爱因斯坦探针卫星，是由中国科学院国家空间科学中心研制的一颗面向时域天文学和高能天体物理的空间望远镜，属于空间科学先导专项。预期2022年年底发射。
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