Υπάρχει ένα κρυμμένο σύμπαν εκεί έξω - ένα που ακτινοβολεί σε μήκη κύματος φωτός που οι άνθρωποι δεν μπορούν να αισθανθούν. Ένας από αυτούς τους τύπους ακτινοβολίας είναι ο φάσμα ακτίνων Χ. Οι ακτίνες Χ εκπέμπονται από αντικείμενα και διαδικασίες που είναι εξαιρετικά καυτές και ενεργητικές, όπως οι υπέρθερμες δέσμες υλικού κοντά μαύρες τρύπες και το έκρηξη ενός γιγαντιαίου αστέρα που ονομάζεται σουπερνόβα. Πιο κοντά στο σπίτι, ο δικός μας Ήλιος εκπέμπει ακτινογραφίες, όπως και το ίδιο κομήτες καθώς συναντούν τον ηλιακό άνεμο. Η επιστήμη της αστρονομίας ακτίνων Χ εξετάζει αυτά τα αντικείμενα και διαδικασίες και βοηθά τους αστρονόμους να καταλάβουν τι συμβαίνει σε άλλα μέρη του κόσμου.
Οι πηγές ακτίνων Χ είναι διάσπαρτες σε όλο το σύμπαν. Οι ζεστές εξωτερικές ατμόσφαιρες των αστεριών είναι εκπληκτικές πηγές ακτίνων Χ, ιδιαίτερα όταν φλεγμονώνονται (όπως το κάνει ο Ήλιος μας). Οι φωτοβολίδες των ακτίνων Χ είναι εξαιρετικά ενεργητικές και περιέχουν ενδείξεις για τη μαγνητική δραστηριότητα μέσα και γύρω από την επιφάνεια ενός αστεριού και τη χαμηλότερη ατμόσφαιρα. Η ενέργεια που περιέχεται στις φωτοβολίδες λέει επίσης στους αστρονόμους κάτι για την εξελικτική δραστηριότητα του αστέρα. Τα μικρά αστέρια είναι επίσης πολυάσχολες εκπομπές ακτίνων Χ επειδή είναι πολύ πιο δραστήριοι στα αρχικά στάδια τους.
Όταν τα αστέρια πεθαίνουν, ιδιαίτερα τα πιο μαζικά, εκρήγνυνται ως σουπερνόβα. Αυτά τα καταστροφικά γεγονότα εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας ακτίνων Χ, οι οποίες παρέχουν ενδείξεις για τα βαριά στοιχεία που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της έκρηξης. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί στοιχεία όπως ο χρυσός και το ουράνιο. Τα πιο μαζικά αστέρια μπορούν να καταρρεύσουν για να γίνουν αστέρια νετρονίων (τα οποία επίσης εκπέμπουν ακτινογραφίες) και μαύρες τρύπες.
Οι ακτίνες Χ που εκπέμπονται από τις περιοχές των μαύρων οπών δεν προέρχονται από τις ίδιες τις ιδιότητες. Αντίθετα, το υλικό που συγκεντρώνεται από την ακτινοβολία της μαύρης τρύπας σχηματίζει ένα "δίσκο προσαύξησης" που περιστρέφει αργά υλικό στη μαύρη τρύπα. Καθώς περιστρέφεται, δημιουργούνται μαγνητικά πεδία, τα οποία θερμαίνουν το υλικό. Μερικές φορές, το υλικό διαφεύγει με τη μορφή ενός πίδακα που διοχετεύεται από τα μαγνητικά πεδία. Οι εκτοξευτήρες μαύρης τρύπας εκπέμπουν επίσης βαριές ποσότητες ακτίνων Χ, όπως και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών.
Τα σύμπλεγμα των γαλαξιών έχουν συχνά σύννεφα υπερβολικού αερίου μέσα και γύρω από τους μεμονωμένους γαλαξίες τους. Εάν ζουν αρκετά, αυτά τα σύννεφα μπορούν να εκπέμπουν ακτινογραφίες. Οι αστρονόμοι παρατηρούν αυτές τις περιοχές για να κατανοήσουν καλύτερα την κατανομή του φυσικού αερίου σε συστάδες, καθώς και τα γεγονότα που θερμαίνουν τα σύννεφα.
Οι παρατηρήσεις των ακτίνων Χ του σύμπαντος και η ερμηνεία των δεδομένων των ακτίνων Χ περιλαμβάνουν ένα σχετικά νέο κλάδο της αστρονομίας. Δεδομένου ότι οι ακτινογραφίες απορροφούνται σε μεγάλο βαθμό από την ατμόσφαιρα της Γης, δεν ήταν μέχρι που οι επιστήμονες να μπορούν να στέλνουν πυραυλοβολίδες και με μπαλόνια με φορτίο οργάνων που είναι ψηλά στην ατμόσφαιρα, ώστε να μπορούν να κάνουν λεπτομερείς μετρήσεις των "φωτεινών" αντικείμενα. Οι πρώτοι πυραύλοι αυξήθηκαν το 1949 με τον πυραύλο V-2 που κατέλαβε από τη Γερμανία στο τέλος του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. Ανίχνευσε ακτίνες Χ από τον Ήλιο.
Ο καλύτερος τρόπος να μελετήσετε ακτινογραφικά αντικείμενα μακροπρόθεσμα είναι να χρησιμοποιήσετε διαστημικούς δορυφόρους. Αυτά τα όργανα δεν χρειάζεται να καταπολεμούν τις επιπτώσεις της ατμόσφαιρας της Γης και να επικεντρωθούν στους στόχους τους για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα από τα μπαλόνια και τις ρουκέτες. Οι ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται στην αστρονομία των ακτίνων Χ είναι διαμορφωμένοι για να μετρήσουν την ενέργεια των εκπομπών ακτίνων Χ μετρώντας τον αριθμό των φωτονίων ακτίνων Χ. Αυτό δίνει στους αστρονόμους μια ιδέα για την ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται από το αντικείμενο ή το γεγονός. Υπήρξαν τουλάχιστον τέσσερις δωδεκάδες παρατηρητήρια ακτίνων Χ που αποστέλλονται στο διάστημα από την αποστολή της πρώτης ελεύθερης-τροχιάς, που ονομάζεται Παρατηρητήριο Αϊνστάιν. Ξεκίνησε το 1978.
Μεταξύ των πιο γνωστών παρατηρητηρίων ακτίνων Χ είναι το Röntgen Satellite (ROSAT, το οποίο ξεκίνησε το 1990 και παροπλίστηκε το 1999), το EXOSAT (που ξεκίνησε από το Ευρωπαϊκό Διαστημικό Κέντρο Οργανισμός το 1983, παροπλισμένο το 1986), τον εξελιγμένο χρονιστή ακτίνων Χ Rossi της NASA, τον Ευρωπαϊκό XMM-Newton, τον ιαπωνικό δορυφόρο Suzaku και τον Chandra X-Ray Αστεροσκοπείο. Chandra, το όνομα του Ινδικός αστροφυσικός Subrahmanyan Chandrasekhar, ξεκίνησε το 1999 και συνεχίζει να δίνει απόψεις υψηλής ανάλυσης του σύμπαντος ακτίνων Χ.
Η επόμενη γενιά των τηλεσκοπίων ακτίνων Χ περιλαμβάνει το NuSTAR (που ξεκίνησε το 2012 και εξακολουθεί να λειτουργεί), το Astrosat (που ξεκίνησε από το Ινδικό Οργανισμός Διαστημικού Έργου), ο ιταλικός δορυφόρος AGILE (ο οποίος αντιπροσωπεύει το Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero) 2007. Άλλοι σχεδιάζουν να συνεχίσουν την ματιά της αστρονομίας στον Κόσμο των ακτίνων Χ από την τροχιά γύρω από τη Γη.