類星體（Quasars）
類星體自肉眼可見的宇宙邊緣將光芒投向我們，提醒科學家我們宇宙在誕生初期的混亂。它釋放的能量超過數百個星系的總合，一般都認為它們是位於遙遠星系中心的龐大黑洞。
真空能量（Vacuum energy）
量子物理學家告訴我們眼見不一定為憑，空無一物的空間會滲出一股次原子粒子（subatomic particles），它們的銷毀及創造不停地在進行著。這些曇花一現的粒子向宇宙的每一寸空間輸入一定的能量，依據廣義相對論，這些能量會形成反重力將空間推開。但是沒有人知道宇宙加速膨脹的原因為何。
反物質（Anti-matter）
就像事物有正反兩性，組成正常物質的粒子也有它們自己反相的另一面，例如電子帶有負電，它對應的反物質陽電子便帶正電。物質與反物質碰撞後會彼此抵銷，依照愛因斯坦質能互換的公式將質量完全轉為能量，部分未來太空船的設計也出現採用反物質引擎。
迷你黑洞（Mini black holes）
如果 「膜內世界」（braneworld）的重力理論是正確的，我們的太陽系內應該有數以千計的原子核大小的小黑洞散布其間。迷你黑洞跟大個頭兄弟不盡相同，它們是大爆炸的原始殘留物，因為它們與第五維相關，影響時空的方式也不同。
宇宙微波背景輻射（Cosmic microwave background，CMB）
這種輻射也是大爆炸的原始殘留物，60年代的首次觀測將它誤以為是從宇宙各處發射過來的無線電雜訊。宇宙微波背景輻射也是大爆炸理論的主要證據之一，威爾金森微波各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，簡稱WMAP）進行了精確的測量，將背景輻射的溫度定在攝氏零下270度左右。
暗物質（Dark matter）
科學家認為宇宙有相當的一部分是由暗物質組成的，但是現有的技術尚無法觀察或偵測到它們的存在，它們可能是質量極小的中微子或看不見的黑洞。有些科學家質疑暗物質的存在是否屬實，並認為在更進一步的理解重力後，這些迷團便可迎刃而解。
地外行星（Exoplanets）
在上個世紀90年代初期，我們熟悉的行星就是太陽系裡面的這些，截至2010年3月底，天文學家已經發現了455顆地外行星，其中有質量巨大無比，差一點就成為恆星的氣體球，也有繞著暗淡的紅矮星運行的岩質行星。但第二顆地球找了半天還是付之闕如，天文學家一般認為更進步的科技可以在未來找到一些接近地球的環境。
重力波（Gravity waves）
愛因斯坦的廣義相對論預測了時空結構的扭曲會產生重力波，其波速為光速，但是它微弱到科學家只能在黑洞融合之類的重大天文事件發生時才能偵測。雷射干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory， LIGO）和雷射干涉空間天線（Laser Interferometer Space Antenna，LISA）兩個探測器就是專門用來捕捉這種難以偵測的重力波的。
星系吞噬（Galactic cannibalism）
就像地球上的生物一樣，星系之間也會相互的「吞噬」並隨時間演進。銀河系旁的仙女座星系正在吞噬周邊的一個鄰居，仙女座星系內部有十餘個星團，算是以前「進食」的殘餘。科學家預計大約30億年後，銀河系會被仙女座星系吞噬。
中微子（Neutrinos）
中微子是電中性、幾乎不具質量的基本粒子，就算前面有一堵幾英里厚的金屬牆也可通行無阻。或許你看這篇文章的時候，就有幾個中微子穿過了你的大腦。這種「幽靈」一般的粒子經由恆星內部的核融合反應而來，比如超新星的爆炸。中微子的探測器安置在地下、海底甚至冰川當中。