Tam je skrytý vesmír - taký, ktorý vyžaruje vo vlnových dĺžkach svetla, ktoré ľudia nemôžu vnímať. Jedným z týchto typov žiarenia je rôntgenové spektrum. Röntgenové lúče sú emitované predmetmi a procesmi, ktoré sú extrémne horúce a energické, ako sú prehriate prúdy materiálu v blízkosti čierne diery a výbuch obrovskej hviezdy zvanej supernova. Bližšie k domovu vydáva naše vlastné Slnko röntgenové lúče kométy, keď narážajú na slnečný vietor. Veda röntgenovej astronómie skúma tieto objekty a procesy a pomáha astronómom pochopiť, čo sa deje inde vo vesmíre.
Röntgenové zdroje sú rozptýlené po celom vesmíre. Horúca vonkajšia atmosféra hviezd je úžasným zdrojom röntgenových lúčov, najmä keď vzplane (ako to robí naše Slnko). Röntgenové svetlice sú neuveriteľne energické a obsahujú náznaky magnetickej aktivity na povrchu hviezdy a okolo nej a nižšej atmosfére. Energia obsiahnutá v týchto svetlíkoch tiež hovorí astronómom niečo o evolučnej aktivite hviezdy. Mladé hviezdy sú tiež zaneprázdnení žiaričmi röntgenových lúčov, pretože sú oveľa aktívnejší vo svojich raných štádiách.
Keď hviezdy zomrú, najmä tie najmohutnejšie, explodujú ako supernovy. Tieto katastrofické udalosti vydávajú obrovské množstvo röntgenového žiarenia, ktoré poskytuje stopy ťažkým prvkom, ktoré sa tvoria počas explózie. Tento proces vytvára prvky ako zlato a urán. Najmasívnejšie hviezdy sa môžu zrútiť, aby sa stali neutrónovými hviezdami (ktoré tiež vydávajú röntgenové lúče) a čiernymi dierami.
Röntgenové žiarenie vyžarované z čiernych dier nepochádza zo samotných singularít. Namiesto toho materiál, ktorý sa zhromažďuje žiarením čiernej diery, vytvára „akrečný disk“, ktorý materiál pomaly otáča do čiernej diery. Keď sa točí, vytvárajú sa magnetické polia, ktoré materiál zohrievajú. Niekedy materiál uniká vo forme lúča, ktorý je lievaný magnetickými poľami. Trysky z čiernych dier tiež emitujú veľké množstvo röntgenových lúčov, rovnako ako supermasívne čierne diery v centrách galaxií.
Klastre galaxií majú často prehriate oblaky plynov v ich jednotlivých galaxiách a okolo nich. Ak sú dostatočne horúce, môžu tieto oblaky vyžarovať röntgenové lúče. Astronómovia pozorujú tieto regióny, aby lepšie porozumeli distribúcii plynu v klastroch, ako aj udalostiam, ktoré zahrievajú oblaky.
Rôntgenové pozorovanie vesmíru a interpretácia röntgenových údajov tvoria relatívne mladú vetvu astronómie. Pretože röntgenové lúče sú zväčša absorbované zemskou atmosférou, nebolo to, kým vedci nemohli vysielať znejúce rakety a balóny naložené nástrojmi vysoko v atmosfére, aby mohli vykonávať podrobné merania röntgenového žiarenia objektov. Prvé rakety vyšli v roku 1949 na palubu rakety V-2 zajatej z Nemecka na konci druhej svetovej vojny. Zistila röntgenové lúče od Slnka.
Najlepší spôsob, ako študovať röntgenové objekty z dlhodobého hľadiska, je použitie vesmírnych satelitov. Tieto nástroje nemusia bojovať s účinkami zemskej atmosféry a môžu sa sústrediť na svoje ciele dlhšie ako balóny a rakety. Detektory používané v rôntgenovej astronómii sú konfigurované na meranie energie rôntgenových emisií počítaním počtu rôntgenových fotónov. To dáva astronómom predstavu o množstve energie emitovanej objektom alebo udalosťou. Od chvíle, keď bolo odoslané prvé oboplávanie zadarmo, bolo do vesmíru vyslaných najmenej štyri tucty röntgenových observatórií s názvom Einsteinské observatórium. Bola spustená v roku 1978.
Medzi najznámejšie röntgenové observatóriá patrí satelit Röntgen (ROSAT, uvedený na trh v roku 1990 a vyradený z prevádzky v roku 1999), EXOSAT (uvedený na trh Európskym vesmírnym priestorom). Agentúra v roku 1983, vyradená z prevádzky v roku 1986), Rossi X-ray Timing Explorer NASA, európsky XMM-Newton, japonský satelit Suzaku a Chandra X-Ray Observatórium. Chandra, pomenovaná pre Indický astrofyzik Subrahmanyan Chandrasekharbola uvedená na trh v roku 1999 a naďalej poskytuje pohľad na röntgenový vesmír s vysokým rozlíšením.
Ďalšia generácia röntgenových ďalekohľadov zahŕňa NuSTAR (uvedený na trh v roku 2012 a stále funkčný), Astrosat (uvedený na trh Indiánom) Space Research Organization), talianska družica AGILE (čo znamená Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero), uvedená na trh v 2007. Iní plánujú pokračovanie astronomického pohľadu na röntgenový vesmír z obežnej dráhy Zeme.