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Une nébuleuse (du latin nebulosus, « flou », de nebula, « nuage ») est, en astronomie, un objet céleste composé de gaz raréfié, de plasma ou de poussières interstellaires. Lumineuse ou obscure, elle est généralement associée à des étoiles. Avant les années 1920, le terme désignait tout objet du ciel d’aspect diffus. Étudiées par des astrophysiciens spécialisés dans l'étude du milieu interstellaire, les nébuleuses jouent un rôle clé dans la naissance des étoiles. Le terme de « nébuleuse » est utilisé jusqu'au début du XXe siècle pour désigner tout objet céleste d’aspect diffus. À partir des années 1920, l'astronome américain Edwin Hubble montre que l'aspect alors nébuleux de certains astres (les galaxies) n'est dû qu'à la résolution insuffisante des instruments utilisés[réf. nécessaire].
Depuis cette époque, on entend par « nébuleuse » toute région du milieu interstellaire particulièrement riche soit en gaz (le plus souvent de l'hydrogène), soit en poussière interstellaire, soit des deux. Charles Messier dresse à partir de 1781 son catalogue de 110 objets : des nébuleuses, mais aussi des amas d'étoiles et des galaxies.
Les nébuleuses sont prises en photo depuis l'invention de la technique. On en conserve les premières images à l'Observatoire de Paris. Les nébuleuses planétaires sont des nébuleuses en émission qui sont la marque d'une étoile de faible masse en fin de vie et préfigurent le destin du Soleil. Souvent petites, rondes et relativement brillantes, les astronomes les ont longtemps confondues avec des planètes, d'où leur nom. Les astronomes savent maintenant que les nébuleuses planétaires n'ont aucun rapport avec les planètes. Quand une petite étoile (moins de huit masses solaires) vieillit et finit de consommer tout son hydrogène, puis son hélium, son cœur s'effondre
pour former une naine blanche, tandis que les couches externes sont expulsées par la pression de rayonnement. Ces gaz forment un nuage de matière qui s'étend autour de l'étoile à une vitesse d'expansion de 20 à 30 kilomètres par seconde. Ce nuage est ionisé par les photons ultraviolets émis par l'étoile qui est devenue très chaude. Elles jouent un rôle crucial dans l'enrichissement de notre univers, transformant l'hydrogène primordial en éléments plus lourds et expulsant ces nouveaux éléments dans le milieu interstellaire. La première nébuleuse planétaire découverte est la nébuleuse de l'Haltère (M27) dans la constellation du Petit Renard, observée par Charles Messier en 1764.
Ce sont des objets qui évoluent assez rapidement, sont souvent très colorés et leurs images sont parmi les plus spectaculaires. Les rémanents de supernova sont des nébuleuses en émission très étendues et sont le résultat de l'explosion violente d'une étoile de masse élevée. Elles arborent souvent une structure filamenteuse caractéristique qui évoque de la dentelle.
Une supernova peut se former selon deux voies :
une étoile supergéante qui arrête d‘engendrer de l'énergie de son cœur et finit par s'effondrer sous l'effet de sa propre gravité. On parle de supernova à effondrement de cœur. Alors que l'étoile massive fait plus de huit masses solaires, le résidu compact fait de l'ordre de 1,5 masse solaire ;
une naine blanche ayant accumulé assez de matière provenant d'une étoile voisine ou entrant en collision avec pour atteindre la masse critique, qui engendre une explosion thermonucléaire. On parle de supernova thermonucléaire. Dans le cas où il y a accrétion de matière et non collision, l'étoile binaire peut éventuellement
survivre à l'explosion. L'étoile qui est réduite ne laisse pas de résidu compact derrière elle. La première supernova observée depuis l'invention du télescope, SN 1885A dans la galaxie d'Andromède, date de 1885.