Ai tempi della loro scoperta, negli anni Sessanta, i quasar (o quasi-stellar objects, QSOs) apparivano puntiformi nelle immagini ottiche, simili a stelle. Ora sappiamo che questi oggetti si trovano al centro di galassie: è possibile osservare un'emissione estesa intorno al nucleo centrale e, occasionalmente, getti che si estendono lontano dal nucleo. Oggi i quasar sono ritenuti la manifestazione più drammatica di un fenomeno più generale, quello dei nuclei galattici attivi (active galactic nuclei, AGNs): essi sono tra gli oggetti più luminosi dell'universo.

Uno dei caratteri distintivi dei quasar sono gli alti redshifts a cui vengono osservati: il più lontano si trova a redshift z = 5, ed è stato scoperto nel 1998 durante gli stadi iniziali della Sloan Digital Sky Survey. Comunque, la maggior parte dei quasar ha redshifts z < 2,5. Questo per un duplice motivo: innanzitutto, tali QSOs sono più facili da scoprire perché più brillanti nell'ultravioletto della maggior parte delle stelle; in secondo luogo, essi sono intrinsecamente più numerosi di quelli a z > 2,5. Torneremo su questo argomento più tardi; ricordiamo qui solamente che osservare un oggetto ad alto redshift equivale a osservare un oggetto molto distante e a sondare epoche remote, pochi miliardi d'anni dopo il Big Bang. Noi ci troviamo a redshift z = 0, cui corrisponde un'età dell'universo pari a circa 15 miliardi d'anni. Il limite inferiore in redshift a cui si osservano QSOs è 0,1.

I quasar mostrano variabilità nella luce emessa; tale variabilità consente di determinare la struttura interna e la natura del quasar. I quasar emettono radiazione prevalentemente nelle bande che vanno dai raggi gamma e raggi x al lontano infrarosso (100 micron). La maggior parte degli oggetti emette in ciascuna banda un ammontare di energia molto simile, contrariamente a quanto avviene per la normale radiazione termica stellare, più concentrata e ristretta in lunghezza d'onda. Per esempio, nell'ultravioletto, dove la maggior parte delle stelle è debole, la maggior parte dei QSOs a redshift minore di 2,5 è brillante: questa proprietà è molto utile per distinguere i QSOs dalle stelle, che sono molto più numerose. Sebbene i QSOs siano stati scoperti dall'emissione nel radio, il 90% di essi non ha una forte emissione a lunghezze d'onda radio. Questi oggetti sono classificati come radio-quiet. Quasar radio-loud sono tipicamente 100 volte più brillanti nel radio delle loro controparti radio-quiet.

Lo spettro di un QSO rive la righe in emissione e un continuo dovuto a una combinazione di processi termici e non-termici, che testimonia il verificarsi di processi altamente energetici. Righe in assorbimento nello spettro del QSO sono dovute alla presenza di gas lungo la linea di vista, che assorbe selettivamente determinate lunghezze d'onda del continuo, sulla base della sua composizione chimica. Tale gas può trovarsi sia poco discosto dal nucleo centrale che molto lontano da esso.
I quasar emettono, entro una regione che ha le dimensioni del Sistema solare, più energia di quanta ne produce un'intera galassia delle dimensioni della Via Lattea! Il fatto che i quasar originino luminosità così grandi (non di rado dell'ordine di 10⁴⁶erg/s, circa 10 volte la luminosità delle galassie più brillanti!) in rapporto alle loro ridotte dimensioni, portò i teorici a ipotizzare, immediatamente dopo la loro scoperta, che la fonte di energia fosse la gravità. Infatti, come dimostrò Donald Lynden-Bell nel 1969, ogni tentativo di accendere un quasar tramite reazioni nucleari risulterebbe infruttuoso. Questa idea è perdurata nel tempo, anche se sono mutate le ipotesi sulla natura della sorgente di energia centrale: sono stati proposti intensi episodi di formazione stellare in grado di originare multipli scoppi di supernovae, stelle supermassicce, pulsar giganti. Infine si è realizzato che i più probabili motori che alimentano i QSOs sono dei buchi neri supermassicci (con una massa dell'ordine di 10⁶-109,5 masse solari), posti al centro della galassia e con raggi che vanno da poche volte un raggio solare a 20 volte la distanza Terra-Sole. L'energia osservata proviene dall'accrescimento di materia sul buco nero centrale. Dapprima, la materia orbita attorno al buco nero su di un disco di accrescimento, man mano perde momento angolare a causa della viscosità nel disco e si muove verso l'interno, finendo per alimentare il buco nero. Il buco nero trasforma l'energia potenziale gravitazionale in radiazione; e questo processo è in grado di liberare più energia delle normali reazioni termonucleari che avvengono negli interni stellari.

Abbiamo detto che il meccanismo alla base del fenomeno del quasar è dunque un buco nero supermassiccio che accresce materia al centro di una galassia. I quasar sono stati attivi in numero enormemente maggiore di adesso in epoche passate (fino a 10 000 volte più numerosi, con un picco nell'attività tra redshift 2 e 3), quindi oggi ci si aspetta di trovare nascosti nelle galassie i motori che originarono quell'attività. Studi recenti sembrano concordare sul fatto che esista una re lazione fra la massa oscura al centro di una galassia vicina (osservata a basso redshift) e la massa in stelle della galassia stessa. La massa oscura centrale è interpretata come un buco nero quiescente (cioè, in una fase tranquilla della sua esistenza), traccia della passata attività di quasar (osservabile ad alto redshift).
La connessione fra QSO e galassia ospite è attualmente argomento di ricerca e dibattito scientifico. Evidenza a favore della presenza di oggetti oscuri al centro di galassie vicine è stata pubblicata per 17 galassie. Essa deriva principalmente dalla dinamica stellare, ossia dai moti delle stelle. Un contributo determinante a questo riguardo è venuto dal telescopio orbitante HST (Hubble Space Telescope).

Un ultimo aspetto che è interessante sottolineare quando si accenna alla connessione fra fenomeno di quasar e formazione di una galassia, è il seguente: le righe in assorbimento intrinseche (cioè dovute a gas resente nell'ambiente immediatamente circostante il QSO), osservate nello spettro dei QSO più distanti, mostrano segni di notevole arricchimento chimico, e quindi di intensa formazione stellare precedente al fenomeno di quasar (le stelle bruciano gli elementi leggeri, essenzialmente H ed He, creati durante la nucleosintesi primordiale, tramite reazioni nucleari che avvengono nel loro interno e arricchiscono il gas circostante con i prodotti di queste reazioni: l'arricchimento chimico è quindi testimone di attività di formazione stellare). In conclusione, le galassie più massicce, che ospitano i QSO più brillanti, devono aver formato un nucleo stellare in tempi brevi, precedenti la comparsa del QSO. Questo pone importanti vincoli sulle teorie di formazione delle galassie. L'attività dei QSO a redshift alti sarebbe legata alla formazione di galassie ellittiche massicce; a tempi più recenti il fenomeno potrebbe essere originato da episodi di incontro e coalescenza di due galassie.