How does the universe work? Maailmankaikkeuden synnyn ja sen lopullisen kohtalon ymmärtäminen ovat olennaisia ensiaskeleita sen toimintamekanismien paljastamiseksi. Tämä puolestaan edellyttää tietoa sen historiasta, joka alkoi alkuräjähdyksestä.
NASAn aiemmat tutkimukset Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) ja Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) -luotaimilla ovat mitanneet maailmankaikkeuden säteilyä silloin, kun se oli vain 300 000 vuoden ikäinen, ja ne ovat vahvistaneet teoreettiset mallit maailmankaikkeuden varhaisesta kehityksestä. Parantuneen herkkyytensä ja resoluutionsa ansiosta ESA:n Planck-observatorio luotaantui pitkän aallonpituuden taivaalle uusiin syvyyksiin kaksivuotisen tutkimuksensa aikana, mikä antoi uusia tiukkoja rajoitteita maailmankaikkeuden ensimmäisten hetkien fysiikasta. Lisäksi gravitaatioaaltojen noiden alkuhetkien aikana vaikuttaman niin sanotun B-moodin polarisaatiokuvion mahdollinen havaitseminen ja tutkiminen kosmisessa mikroaaltotaustassa (CMB, Cosmic Microwave Background) antaa vihjeitä siitä, miten nykyisin havaitsemamme laajamittaiset rakenteet ovat syntyneet.
Hubble-avaruusteleskoopilla ja muilla observatorioilla tehdyt havainnot osoittivat, että maailmankaikkeus laajenee koko ajan kasvavalla vauhdilla, mikä merkitsee sitä, että jonain päivänä – hyvin kaukaisessa tulevaisuudessa – kuka tahansa, joka katsoo yötaivaan taivaalle, tulee havaitsemaan vain galaksimme ja sen tähdet. Tulevaisuuden tarkkailijat eivät enää havaitse miljardeja muita galakseja. Maailmankaikkeutta erilleen työntävän voiman alkuperä on mysteeri, ja tähtitieteilijät kutsuvat sitä yksinkertaisesti ”pimeäksi energiaksi”. Tämä uusi, tuntematon komponentti, joka käsittää noin 68 prosenttia maailmankaikkeuden aine-energiasisällöstä, ratkaisee kaikkien lopullisen kohtalon. Pimeän energian luonteen ja sen mahdollisen historian selvittäminen kosmisen ajan kuluessa on ehkä tähtitieteen tärkein tehtävä seuraavalla vuosikymmenellä, ja se sijaitsee kosmologian, astrofysiikan ja perusfysiikan risteyskohdassa.
Tieto siitä, miten fysiikan lait käyttäytyvät avaruuden ja ajan äärirajoilla, lähellä mustaa aukkoa tai neutronitähteä, on niin ikään tärkeä palanen palapelissä, joka meidän on saatava, jos aiomme ymmärtää maailmankaikkeuden toimintaa. Nykyiset röntgen- ja gammasäteilyenergioilla toimivat observatoriot, kuten Chandran röntgenobservatorio, NuSTAR, Fermi Gamma-ray Space Telescope ja ESA:n XMM-Newton, tuottavat runsaasti tietoa aineen olosuhteista lähellä kompakteja lähteitä, äärimmäisissä painovoimakentissä, jotka ovat saavuttamattomissa Maassa.