Hvordan fungerer universet? Forståelse af universets fødsel og dets endelige skæbne er vigtige første skridt for at afdække mekanismerne for, hvordan det fungerer. Dette kræver igen viden om dets historie, som startede med Big Bang.

Den tidligere NASA-undersøgelser med Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) og Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) har målt strålingen fra universet, da det kun var 300.000 år gammelt, hvilket bekræfter de teoretiske modeller for dets tidlige udvikling. Med sin forbedrede følsomhed og opløsning har ESA’s Planck-observatorium undersøgt himlen med lange bølgelængder til nye dybder i løbet af sin toårige undersøgelse, hvilket har givet nye strenge begrænsninger for fysikken i universets første øjeblikke. Desuden vil den mulige påvisning og undersøgelse af det såkaldte B-mode polarisationsmønster på den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB), som gravitationsbølger har præget i disse første øjeblikke, give et fingerpeg om, hvordan de store strukturer, vi observerer i dag, er opstået.

Observationer med Hubble-rumteleskopet og andre observatorier viste, at universet udvider sig med stadig stigende hastighed, hvilket indebærer, at enhver, der kigger på nattehimlen, en dag – i en meget fjern fremtid – kun vil kunne se vores galakse og dens stjerner. De milliarder af andre galakser vil have fjernet sig, så disse fremtidige observatører ikke længere vil kunne se dem. Oprindelsen af den kraft, der skubber universet fra hinanden, er et mysterium, og astronomer kalder den blot for “mørk energi”. Denne nye, ukendte komponent, som udgør ~68 % af universets stof-energiindhold, vil være afgørende for alles endelige skæbne. At bestemme den mørke energis natur og dens mulige historie gennem kosmisk tid er måske astronomiens vigtigste opgave for det næste årti og ligger i krydsfeltet mellem kosmologi, astrofysik og grundlæggende fysik.

Ved at vide, hvordan fysikkens love opfører sig ved de ekstreme punkter i rum og tid, i nærheden af et sort hul eller en neutronstjerne, er også en vigtig brik i det puslespil, som vi skal finde frem til, hvis vi skal forstå, hvordan universet fungerer. De nuværende observatorier, der opererer ved røntgen- og gammastråleenergier, såsom Chandra X-ray Observatory, NuSTAR, Fermi Gamma-ray Space Telescope og ESA’s XMM-Newton, producerer et væld af oplysninger om materiens tilstand i nærheden af kompakte kilder i ekstreme tyngdefelter, der er uopnåelige på Jorden.