Kint van egy rejtett világegyetem - olyan, amely olyan hullámhosszon sugárzik, amelyet az emberek nem érzékelnek. Az egyik ilyen sugárzási típus a röntgenspektrum. A röntgenfelvételeket rendkívül forró és energikus tárgyak és folyamatok bocsátják ki, például a közelben lévő anyag túlhevített fúvókái fekete lyukak és a egy szupernóvának nevezett hatalmas csillag robbanása. Az otthonhoz közelebb, a saját Napunk röntgenfelvételeket bocsát ki, akárcsak üstökösök, amikor találkoznak a napsugárral. A röntgen-csillagászat tudománya megvizsgálja ezeket a tárgyakat és folyamatokat, és segít a csillagászoknak megérteni, hogy mi történik máshol a kozmoszban.
A röntgenforrások az egész világegyetemben szétszórtan vannak. A csillagok forró külső légköre nagyszerű forrása a röntgennak, különösen akkor, ha felvillannak (mint ahogyan a Napunk teszi). A röntgen fénysugár hihetetlenül energikus, és utalást tartalmaz a csillag felületén és az azt körülvevő atmoszféra mágneses aktivitására. Az ezekben a lángokban levő energia a csillagászoknak is szól a csillag evolúciós aktivitásáról. A fiatal csillagok is elfoglaltak a röntgenkibocsátókból, mivel sokkal aktívabbak a korai szakaszában.
Amikor a csillagok, különösen a legtömegebbek, meghalnak, szupernóvákként robbannak fel. Ezek a katasztrófaesemények hatalmas mennyiségű röntgen sugárzást bocsátanak ki, amely nyomokat ad a robbanás során kialakuló nehéz elemeknek. Ez a folyamat olyan elemeket hoz létre, mint az arany és urán. A legtömegebb csillagok összeomlanak, hogy neutroncsillagokká váljanak (amelyek röntgenfelvételeket is kibocsátanak) és fekete lyukakká váljanak.
A fekete lyuk régióiból származó sugárzás nem a szingularitásokból származik. Ehelyett az anyag, amelybe a fekete lyuk sugárzása begyűjt, egy "akkumulációs korongot" képez, amely az anyagot lassan forog a fekete lyukba. Ahogy forog, mágneses mezők jönnek létre, amelyek melegítik az anyagot. Időnként az anyag kijuthat olyan sugárhajtású áramkör formájában, amelyet a mágneses terek táplálnak. A fekete lyukú fúvókák is nagy mennyiségű röntgen sugárzást bocsátanak ki, csakúgy, mint a szupermasszív fekete lyukak a galaxisok középpontjában.
A galaxisfürtökben gyakran felmelegedett gázfelhők vannak az egyes galaxisukban és azok környékén. Ha elég melegednek, akkor ezek a felhők röntgen sugárzást bocsáthatnak ki. A csillagászok megfigyelik ezeket a régiókat, hogy jobban megértsék a gáz eloszlását a klaszterekben, valamint az eseményeket, amelyek melegítik a felhőket.
A világegyetem röntgen megfigyelései és a röntgen adatok értelmezése a csillagászat viszonylag fiatal ágait foglalja magában. Mivel a röntgenfelvételeket nagyrészt elnyeli a Föld légköre, csak a tudósok küldtek hangzó rakétákat és műszeres léggömbök magasan a légkörben, hogy a röntgen részletes "fényes" tárgyak. Az első rakéták 1949-ben felmentek egy V-2 rakéta fedélzetére, amelyet a második világháború végén elfogtak Németországból. Röntgenfelvételeket észlelt a Naptól.
A röntgen tárgyak hosszú távú tanulmányozásának legjobb módja az űr műholdak használata. Ezeknek a műszereknek nem kell harcolniuk a Föld légkörének hatásaival, és hosszabb ideig koncentrálhatnak a célokra, mint a ballonok és rakéták. A röntgencsillagászatban használt detektorokat úgy állítottuk be, hogy a röntgen-fotonok számának megszámlálásával mérjék a röntgenkibocsátás energiáját. Ez megadja a csillagászoknak a tárgy vagy esemény által kibocsátott energia mennyiségét. Legalább négy tucat röntgen-megfigyelő intézetet küldtek az űrbe az első szabadon keringő, az Einstein Observatory néven küldött óta. 1978-ban indították.
A legismertebb röntgen-megfigyelőközpontok között szerepel a Röntgen Satellite (ROSAT, 1990-ben elindított és 1999-ben leszerelt), EXOSAT (az Európai Űrkutató Intézet által létrehozott) Az Ügynökség 1983-ban, 1986-ban megszűnt), a NASA Rossi röntgen időmérő felfedezője, az európai XMM-Newton, a japán Suzaku műhold és a Chandra X-Ray Obszervatórium. Chandra, akit neveztek Indiai asztrofizikus Subrahmanyan Chandrasekhar, 1999-ben indult, és továbbra is nagy felbontású képet nyújt a röntgen-univerzumról.
A röntgen-távcsövek következő generációja magában foglalja a NuSTAR-t (2012-ben indított és továbbra is működik), Astrosat-ot (indiai indító indította Az Űrkutatási Szervezet), az olasz AGILE műhold (amely az Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero kifejezést jelöli) 2007. Mások azt tervezik, hogy folytatja a csillagászatnak a Föld közeli pályájáról a röntgen-kozmoszba való áttekintését.