Cum funcționează universul? Înțelegerea nașterii universului și a destinului său final sunt primii pași esențiali pentru a dezvălui mecanismele de funcționare a acestuia. Acest lucru, la rândul său, necesită cunoașterea istoriei sale, care a început cu Big Bang.

Investigațiile anterioare ale NASA cu Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) și Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) au măsurat radiația universului când acesta avea doar 300.000 de ani, confirmând modelele teoretice ale evoluției sale timpurii. Datorită sensibilității și rezoluției sale îmbunătățite, observatorul Planck al ESA a sondat cerul cu lungimi de undă mari până la noi adâncimi în timpul studiului său de 2 ani, oferind noi constrângeri stricte asupra fizicii primelor câteva momente ale universului. Mai mult, posibila detectare și investigare a așa-numitului model de polarizare în modul B pe fondul cosmic de microunde (Cosmic Microwave Background – CMB) imprimat de undele gravitaționale în timpul acelor momente inițiale va oferi indicii cu privire la modul în care au luat naștere structurile la scară largă pe care le observăm astăzi.

Observațiile efectuate cu telescopul spațial Hubble și cu alte observatoare au arătat că universul se extinde cu o rată tot mai mare, ceea ce implică faptul că într-o zi – într-un viitor foarte îndepărtat – oricine va privi cerul nopții va vedea doar galaxia noastră și stelele sale. Miliardele de alte galaxii se vor fi îndepărtat și nu vor putea fi detectate de acești viitori observatori. Originea forței care împinge universul în afară este un mister, iar astronomii o numesc pur și simplu „energie întunecată”. Această componentă nouă, necunoscută, care cuprinde ~68% din conținutul de materie-energie al universului, va determina soarta finală a tuturor. Determinarea naturii energiei întunecate, a posibilei sale istorii de-a lungul timpului cosmic, este poate cea mai importantă căutare a astronomiei pentru următorul deceniu și se află la intersecția cosmologiei, astrofizicii și fizicii fundamentale.

Cunoașterea modului în care legile fizicii se comportă la extremele spațiului și timpului, în apropierea unei găuri negre sau a unei stele neutronice, este, de asemenea, o piesă importantă a puzzle-ului pe care trebuie să o obținem dacă vrem să înțelegem cum funcționează universul. Observatoarele actuale care operează la energii de raze X și gamma, cum ar fi Chandra X-ray Observatory, NuSTAR, Fermi Gamma-ray Space Telescope și XMM-Newton al ESA, produc o multitudine de informații despre condițiile materiei în apropierea surselor compacte, în câmpuri gravitaționale extreme, inaccesibile pe Pământ.

.