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Viktor Ambartsumian naît à Tbilissi en Géorgie. Son nom est parfois donné comme Ambarzumian, Ambarzumyan ou Ambarzumjan. En dehors de l'Arménie, il est principalement connu sous son nom russe, Viktor Amazaspovitch Ambartsoumian (en russe : Виктор Амазаспович Амбарцумян).
Tandis qu'il est à Poulkovo, il enseigne à l'université de Léningrad et écrit le premier livre russe d'astrophysique théorique. Nombre de ses travaux sont basés sur sa formulation du principe d'invariance appliqué au transfert de rayonnement. Il est aussi prolifique dans le domaine de l'évolution des étoiles et des galaxies.
Il est le premier à suggérer que les étoiles T Tauri sont très jeunes et que les associations stellaires sont des groupes d'étoiles qui ne sont plus liés par la gravitation et que ces groupes sont donc en cours de dissociation (1947). Viktor Ambartsumian montre aussi que des processus évolutionnaires, tel que la perte de masse, sont en cours dans les galaxies. Il travaille sur le milieu interstellaire, les radiogalaxies et les galaxies actives.
V.A. Ambartsumian, Theoretical Astrophysics. Translated from the Russian ("Teoreticheskaya astrofizika", Moscou, 1952) by J.B. Sykes, New York, Pergamon Press, 1958.
(en) V. A. Ambart︠s︡umi︠a︡n et Rouben V. Ambartsumian (éditeur) (préf. Geoffrey Burbidge), A life in astrophysics : selected papers of Viktor A. Ambartsumian, New York, Allerton Press, , 279 p. (ISBN978-0-898-64082-3 et 978-0-898-64083-0, OCLC38218742).
sous la direction de V.A. Ambartsumian, Problèmes de cosmogonie contemporaine, collection science pour tous, 1971
(en) JApA 18 (1997) 1, notice nécrologique par Adriaan Blaauw, suivi par un article de S. Chandrasekhar pour le 80e anniversaire de la naissance d'Ambartsuumian.