【反物质】正如电影《超人》中超人具有另一种反人格比扎罗，组成正常物质的粒子也有它们的分身。例如，电子有负电荷，而它的反物质正电子则带有正电荷。当物质和反物质发生碰撞时会相互湮灭，根据爱因斯坦提出的方程E=mc2，它们的质量会转化为纯能量。某些未来太空飞船设计或将包含反物质发动机。
【迷你黑洞】如果关于引力的最新“膜宇宙学”理论是正确的，那么我们太阳系内实际上散布了大量迷你黑洞，每一个黑洞大小相当于一个原子核。与正常大小的黑洞不同，这些迷你黑洞其实是宇宙大爆炸的原始残余物，因为它们与第五维空间紧密相连，因此它们也将极大的影响时空。
【宇宙微波背景辐射】宇宙微波背景辐射，俗称CMB，是宇宙大爆炸的原始残余物。科学家最早于20世纪60年代发现它的存在，这种无线电噪声似乎遍及宇宙各处。CMB被认为是理论上宇宙大爆炸存在的最好证据之一。近期威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）项目的精确测量表明，CMB温度大约为-455华氏度（-270摄氏度）。
【暗物质】科学家认为暗物质组成了宇宙大部分，然而利用现有的技术既不能直接观测也无法监测到它的存在。关于暗物质究竟是什么，科学家猜想的候选者包括从轻质中微子到不可见黑洞等一系列物质。有的科学家甚至质疑暗物质是否真的存在，并认为对引力问题更好的理解或可能提供对暗物质本质的解释。
【系外行星】在20世纪90年代之前，科学家已知的行星还仅限于太阳系内几大行星。天文学家随后确定了大约500颗太阳系外行星（截止2010年11月）。这些行星包括质量巨大的气体行星，环绕暗淡红矮星的较小多岩石行星等。寻找第二个地球的工作从未停止。天文学家认为更好的技术很可能帮助我们找到下一个类似地球的世界。
【引力波】根据爱因斯坦的广义相对论，引力波是时空织布发生的扭曲。引力波以光速前行，但它们非常微弱，科学家认为只可能在某些巨大的宇宙事件，例如黑洞合并时，才可能检测到它们的存在。激光干涉引力波探测项目（LIGO 和LISA）是用来监测和捕捉这种引力波的两个探测器。图：两个环绕黑洞产生的引力波的3D可视化
【星系相食】正如地球上的生命一样，星系也会“同类相食”并随着时间不断进化。银河系的邻居仙女座星系目前正在吞食它的其中一颗卫星。大约有10多个恒星群散落在整个仙女座星系。图显示了仙女座星系和银河系发生碰撞的模拟图。 该碰撞很可能发生在30亿年后。
【中微子】中微子是一种电极呈中性、质量较小的基本粒子，它能够不受阻碍的穿越长达数千里的铅。有的甚至能够穿透人的身体。这种“幽灵”粒子产生于燃烧的恒星内部火焰，也存在于垂死恒星产生的超新星爆炸。在科学家进行的探测中微子项目IceCube中，各种探测器被安置在地下、海下甚至大型冰块里。
【类星体】这些来自可见宇宙边缘的明亮“信号灯”向我们闪耀，提醒着科学家宇宙曾经经历过的混乱的婴儿期。类星体释放出的能量比上百颗星系释放能量总和还要多。一种普遍的理论认为类星体其实是位于遥远星系中央的庞大怪异的黑洞。这张类星体3C 273的图片拍摄于1979年。
【真空能量】根据量子物理学理论，真空区并非完全空洞，而是充满了“虚拟”的亚原子粒子，后者不断的被毁灭和重造。根据广义相对论，这些粒子赋予每立方厘米空间特定的能量，这些能量会产生一种反万有引力而不断推动宇宙膨胀扩张。然而没有人知道究竟是什么导致宇宙膨胀速率不断加速。
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