Tam venku je skrytý vesmír - ten, který vyzařuje ve vlnových délkách světla, které lidé nemohou vnímat. Jedním z těchto typů záření je rentgenové spektrum. Rentgenové paprsky jsou uvolňovány předměty a procesy, které jsou extrémně horké a energické, jako jsou přehřáté trysky materiálu poblíž černé díry a exploze obří hvězdy zvané supernova. Blíže k domovu, naše vlastní Slunce emituje rentgenové paprsky stejně komety, když narazí na sluneční vítr. Věda rentgenové astronomie zkoumá tyto objekty a procesy a pomáhá astronomům pochopit, co se děje jinde ve vesmíru.
Rentgenové zdroje jsou rozptýleny po celém vesmíru. Horká vnější atmosféra hvězd je úžasným zdrojem rentgenových paprsků, zejména když se vzplanou (stejně jako naše Slunce). Rentgenové erupce jsou neuvěřitelně energetické a obsahují vodítka k magnetické aktivitě uvnitř a kolem povrchu hvězdy a nižší atmosféry. Energie obsažená v těchto světlech také říká astronomům něco o evoluční činnosti hvězdy. Mladé hvězdy jsou také rušnými zářiči rentgenových paprsků, protože jsou mnohem aktivnější ve svých raných fázích.
Když hvězdy umírají, zejména ty nejhmotnější, explodují jako supernovy. Tyto katastrofické události vydávají obrovské množství rentgenového záření, které poskytuje stopy těžkým prvkům, které se vytvářejí během exploze. Tento proces vytváří prvky, jako je zlato a uran. Nejhmotnější hvězdy se mohou zhroutit a stát se neutronovými hvězdami (které také vydávají rentgenové paprsky) a černými dírami.
Rentgenové paprsky vyzařované z oblastí černé díry nepocházejí ze samotných singularit. Místo toho materiál, který je shromažďován zářením černé díry, tvoří „akreční disk“, který materiál pomalu otáčí do černé díry. Jak se točí, vytvářejí se magnetická pole, která materiál zahřívají. Někdy materiál unikne ve formě paprsku, který je přelétán magnetickými poli. Trysky z černých děr také emitují velké množství rentgenů, stejně jako supermasivní černé díry ve středech galaxií.
Shluky galaxií mají často přehřáté plynové mraky uvnitř a kolem jejich jednotlivých galaxií. Pokud jsou dostatečně horké, mohou tyto mraky emitovat rentgenové paprsky. Astronomové pozorují tyto regiony, aby lépe porozuměli distribuci plynu v klastrech, jakož i událostem, které zahřívají mraky.
Rentgenová pozorování vesmíru a interpretace rentgenových dat představují relativně mladou větev astronomie. Protože rentgenové paprsky jsou do velké míry absorbovány atmosférou Země, nebylo to, dokud vědci nemohli vyslat znějící rakety a balónky naložené nástroji vysoko v atmosféře, aby mohly provádět podrobná měření rentgenového „jasného“ objekty. První rakety vyšly v roce 1949 na palubu rakety V-2 zajaté z Německa na konci druhé světové války. Zjistil rentgenové paprsky od Slunce.
Nejlepší způsob, jak studovat rentgenové objekty z dlouhodobého hlediska, je použít kosmické satelity. Tyto nástroje nemusí bojovat s účinky zemské atmosféry a mohou se soustředit na své cíle delší dobu než balónky a rakety. Detektory používané v rentgenové astronomii jsou konfigurovány pro měření energie rentgenových emisí spočtením počtu rentgenových fotonů. To dává astronomům představu o množství energie emitované objektem nebo událostí. Od té doby, co byla odeslána první oběžná dráha, byla vyslána do vesmíru nejméně čtyři tucet rentgenových observatoří, zvaných Einsteinova observatoř. Bylo zahájeno v roce 1978.
Mezi nejznámější rentgenové observatoře patří Röntgen Satellite (ROSAT, vypuštěný v roce 1990 a vyřazen z provozu v roce 1999), EXOSAT (vypuštěn Evropským vesmírem) Agentura v roce 1983, vyřazena z provozu v roce 1986), NASA Rossi X-ray Timing Explorer, evropský XMM-Newton, japonský satelit Suzaku a rentgen Chandra Observatoř. Chandra, pojmenovaná pro Indický astrofyzik Subrahmanyan Chandrasekhar, byl zahájen v roce 1999 a nadále poskytuje pohledy na rentgenový vesmír s vysokým rozlišením.
Další generace rentgenových dalekohledů zahrnuje NuSTAR (uvedený na trh v roce 2012 a stále funkční), Astrosat (uvedený na trh Indiánem) Space Research Organization), italský satelit AGILE (což znamená Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero), uvedený na trh 2007. Jiní plánují pokračování astronomického pohledu na rentgenový vesmír z oběžné dráhy Země.