科学家曾根据星系碰撞，绘制星系团中的暗物质（蓝色），发现其含量超乎想象。（NASA）
文学家在观测宇宙方面取得很多成果，如推测可观测范围内的宇宙有137亿年历史，发现很多可能存在生命的太阳系外行星，并发射无人探测器登陆火星实地探索。但人类几乎没到达过月球之外的地方，只有航行者1号探测器离开过太阳系，人们对深太空的了解几乎都来自宇宙坠落物和太空望远镜。仍有很多宇宙之谜至今悬而未决，有些甚至涉及宇宙理论的根本问题。
暗能量
20世纪末期，两项独立物理学研究显示，一种神秘能量在推动目前的宇宙加速膨胀。这种「暗能量」占宇宙构成的68%，也就说宇宙绝大部份由人们无法检测到的能量形式组成。让科学家感到奇怪的是，虽然用仪器能间接推断暗能量的存在，但始终无法判断其来源。
暗物质
科学家还发现，宇宙中绝大部份物质也是无法直接检测的「暗物质」，占宇宙组成的27%，远高于正常物质所占的5%比例。科学家无法判断这种物质是冷还是热，是否发出光或能量。
到目前为止，科学家从未直接观测到暗物质。但种种数据表明，暗物质确实存在。科学家认为，暗物质是种重子或非重子物质，也可能是构成这些粒子的更微观物质，但至今尚未找到证据。
隐藏物质
更让人惊讶的是，除了暗物质和暗能量及一般物质外，宇宙中还有一种隐藏的物质。科学家认为，这些隐藏物质就是重子，而重子是构成质子和电子的更微观粒子。
科罗拉多大学天文学家2008年表示，重子因温度太低而难以观测。它们不仅是构成质子和电子的更微观粒子，还是构成星际间空洞的物质。但有关事实仍有待进一步验证。
星体爆炸
科学家虽然观察到星体爆炸产生的残骸即超新星，但爆炸的原因仍是科学之谜。科学家不知道是甚么造成星体的爆炸，以及爆炸的机制。
科学家2016年3月首次使用克卜勒太空望远镜看到星体爆炸发出的可见光。发生爆炸的星体距地球12亿光年，推测其直径为太阳的500倍。爆炸的冲击波持续20分钟，与宇宙的年龄相比就是一瞬间。
宇宙射线
宇宙到处都是射线，但定位其来源几乎不可能，尤其是高能射线。科学家2013年2月宣布，经过4年使用费马伽玛太空望远镜聚焦2个银河系中的2颗超新星，初步判断那里发射出伽玛射线。
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