How does the universe work? A világegyetem születésének és végső sorsának megértése alapvető fontosságú első lépések a világegyetem működési mechanizmusainak feltárásához. Ehhez viszont ismerni kell történetét, amely az ősrobbanással kezdődött.

A NASA korábbi vizsgálatai a Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) és a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) segítségével megmérték a világegyetem sugárzását, amikor az még csak 300 000 éves volt, ami megerősítette a korai fejlődésére vonatkozó elméleti modelleket. Az ESA Planck obszervatóriuma a megnövelt érzékenységével és felbontásával új mélységekig szondázta a hosszú hullámhosszú égboltot kétéves felmérése során, szigorú új korlátokat támasztva az univerzum első pillanatainak fizikájával kapcsolatban. Sőt, a kozmikus mikrohullámú háttérben (CMB) a gravitációs hullámok által e kezdeti pillanatokban lenyomott úgynevezett B-módú polarizációs mintázat lehetséges észlelése és vizsgálata nyomokat fog adni arra vonatkozóan, hogyan jöttek létre a ma megfigyelt nagyméretű struktúrák.

A Hubble-űrtávcsővel és más obszervatóriumokkal végzett megfigyelések kimutatták, hogy a világegyetem egyre gyorsabban tágul, ami azt jelenti, hogy egy napon – a nagyon távoli jövőben – aki az éjszakai égboltra néz, csak a mi galaxisunkat és annak csillagait fogja látni. A többi galaxis milliárdjai a jövő megfigyelői számára már nem lesznek észlelhetők. A világegyetemet szétfeszítő erő eredete rejtély, és a csillagászok egyszerűen “sötét energiának” nevezik. Ez az új, ismeretlen összetevő, amely az univerzum anyag-energia tartalmának ~68%-át teszi ki, fogja meghatározni mindannyiunk végső sorsát. A sötét energia természetének, lehetséges kozmikus időbeli történetének meghatározása a következő évtized csillagászatának talán legfontosabb küldetése, amely a kozmológia, az asztrofizika és az alapfizika metszéspontjában helyezkedik el.

Az, hogy tudjuk, hogyan viselkednek a fizika törvényei a tér és az idő szélsőségeinél, egy fekete lyuk vagy egy neutroncsillag közelében, szintén fontos darabja annak a kirakósnak, amelyet meg kell szereznünk, ha meg akarjuk érteni, hogyan működik a világegyetem. A jelenlegi röntgen- és gammasugárzási energiákon működő obszervatóriumok, mint például a Chandra Röntgenobszervatórium, a NuSTAR, a Fermi Gamma-ray Space Telescope és az ESA XMM-Newton, rengeteg információt szolgáltatnak az anyag állapotáról a kompakt források közelében, a Földön elérhetetlen extrém gravitációs mezőkben.

A Földön elérhetetlenül nagy gravitációs mezőkben.