Там има скрита вселена - такава, която излъчва светлинни дължини, които хората не могат да усетят. Един от тези видове радиация е рентгенов спектър. Рентгеновите лъчи се излъчват от обекти и процеси, които са изключително горещи и енергични, като например прегряти струи материал в близост черни дупки и на експлозия на гигантска звезда, наречена супернова. По-близо до дома, собственото ни Слънце излъчва рентгенови лъчи, както правим комети, когато се натъкнат на слънчевия вятър. Науката за рентгеновата астрономия изследва тези обекти и процеси и помага на астрономите да разберат какво се случва другаде в Космоса.
Източниците на рентгенови лъчи са разпръснати из цялата Вселена. Горещите външни атмосфери на звезди са огромни източници на рентгенови лъчи, особено когато те пламват (както прави нашето Слънце). Рентгеновите лъчи са невероятно енергични и съдържат улики за магнитната активност в и около повърхността на звездата и в долната й атмосфера. Енергията, съдържаща се в тези пламъци, също казва на астрономите нещо за еволюционната активност на звездата. Младите звезди също са заети излъчващи рентгенови лъчи, защото са много по-активни в ранните си стадии.
Когато звездите умират, особено най-масовите, те избухват като свръхнови. Тези катастрофални събития излъчват огромни количества рентгеново лъчение, което дава следи за тежките елементи, които се образуват по време на експлозията. Този процес създава елементи като злато и уран. Най-масивните звезди могат да се сринат, за да станат неутронни звезди (които също излъчват рентгенови лъчи) и черни дупки.
Рентгеновите лъчи, излъчвани от региони на черната дупка, не идват от самите особености. Вместо това материалът, който се събира от излъчването на черната дупка, образува „акредиращ диск“, който бавно върти материал в черната дупка. Докато се върти, се създават магнитни полета, които нагряват материала. Понякога материалът избягва под формата на струя, която се изпълнява от магнитните полета. Струите от черна дупка също излъчват големи количества рентгенови лъчи, както и супермасивните черни дупки в центровете на галактиките.
Галактическите клъстери често имат прегряти газови облаци в и около техните отделни галактики. Ако станат достатъчно горещи, тези облаци могат да излъчват рентгенови лъчи. Астрономите наблюдават тези региони, за да разберат по-добре разпределението на газ в клъстери, както и събитията, които загряват облаците.
Рентгеновите наблюдения на Вселената и интерпретацията на рентгеновите данни съдържат сравнително млад клон на астрономията. Тъй като рентгеновите лъчи са погълнати до голяма степен от земната атмосфера, учените не можеха да изпратят звукови ракети и балони, натоварени с инструменти, високо в атмосферата, за да могат да направят подробни измервания на рентгенови "ярки" обекти. Първите ракети се издигат през 1949 г. на борда на ракета V-2, превзета от Германия в края на Втората световна война. Той откри рентгенови лъчи от Слънцето.
Най-добрият начин за дългосрочно проучване на рентгенови обекти е използването на космически спътници. Тези инструменти не се нуждаят от борба с въздействието на земната атмосфера и могат да се концентрират върху целите си за по-дълги периоди от балоните и ракетите. Детекторите, използвани в рентгеновата астрономия, са конфигурирани да измерват енергията на рентгеновите емисии, като отчитат броя на рентгеновите фотони. Това дава на астрономите представа за количеството енергия, излъчвано от обекта или събитието. Имаше най-малко четири дузини рентгенови обсерватории, изпратени в космоса, откакто беше изпратена първата свободна орбитална, наречена обсерватория Айнщайн. Той е стартиран през 1978г.
Сред най-известните рентгенови обсерватории са спътникът Рентген (ROSAT, пуснат през 1990 г. и изведен от експлоатация през 1999 г.), EXOSAT (стартиран от Европейското космическо пространство) Агенция през 1983 г., изведена от експлоатация през 1986 г.), рентгенографският изследовател на НАСА Роси, европейският XMM-Нютон, японският сателит Suzaku и рентгеновата снимка Chandra Обсерватория. Чандра, кръстена на Индийски астрофизик Субраманян Чандрасехар, е лансиран през 1999 г. и продължава да дава гледки с висока резолюция на рентгеновата вселена.
Следващото поколение рентгенови телескопи включва NuSTAR (пуснат през 2012 г. и все още действащ), Astrosat (стартиран от индийците Организация за космически изследвания), италианският спътник AGILE (който представлява Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero), стартиран през 2007. Други са в планиране, което ще продължи погледът на астрономията към рентгеновия космос от околоземна орбита.