Como funciona o Universo? Compreender o nascimento do universo e seu destino final são os primeiros passos essenciais para desvendar os mecanismos de como ele funciona. Isto, por sua vez, requer o conhecimento da sua história, que começou com o Big Bang.

Investigações anteriores da NASA com o Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) e a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) mediram a radiação do universo quando ele tinha apenas 300.000 anos de idade, confirmando modelos teóricos da sua evolução inicial. Com a sua melhor sensibilidade e resolução, o observatório Planck da ESA sondou o longo comprimento de onda do céu a novas profundidades durante os seus 2 anos de pesquisa, fornecendo novas e rigorosas restrições à física dos primeiros momentos do universo. Além disso, a possível detecção e investigação do chamado padrão de polarização do modo B no Cosmic Microwave Background (CMB) impressionado pelas ondas gravitacionais durante esses instantes iniciais irá fornecer pistas de como as estruturas em larga escala que observamos hoje se tornaram.

Observações com o Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios mostraram que o universo está a expandir-se a um ritmo cada vez maior, implicando que um dia – num futuro muito distante – qualquer pessoa que olhasse para o céu nocturno veria apenas a nossa Galáxia e as suas estrelas. Os bilhões de outras galáxias terão recuado para além da detecção por estes futuros observadores. A origem da força que está afastando o universo é um mistério, e os astrônomos se referem a ela simplesmente como “energia escura”. Este novo e desconhecido componente, que compreende ~68% do conteúdo de matéria-energia do Universo, determinará o destino final de todos. Determinar a natureza da energia escura, sua possível história ao longo do tempo cósmico, é talvez a busca mais importante da astronomia para a próxima década e está na intersecção da cosmologia, astrofísica e física fundamental.

Saber como as leis da física se comportam nos extremos do espaço e do tempo, perto de um buraco negro ou de uma estrela de nêutrons, é também uma peça importante do quebra-cabeça que devemos obter se quisermos entender como o Universo funciona. Os observatórios actuais que operam com energias de raios X e raios gama, tais como o Observatório Chandra de raios X, NuSTAR, Fermi Gamma-ray Space Telescope e o XMM-Newton da ESA, estão a produzir uma riqueza de informação sobre as condições da matéria perto de fontes compactas, em campos de gravidade extrema inatingíveis na Terra.