Тамо је скривени универзум - онај који зрачи таласним дужинама светлости које људи не могу да осете. Једна од ових врста зрачења је рендгенски спектар. Кс-зраке дају предмети и процеси који су изузетно врући и енергични, као што су прегревани млазови материјала у близини Црне рупе и тхе експлозија џиновске звезде која се зове супернова. Ближе кући, наше сопствено Сунце емитује рендгенске зраке, као што то чине комете док се сусрећу са соларним ветром. Наука о астрономији рендгенских зрака проучава ове предмете и процесе и помаже астрономима да разумеју шта се дешава другде у космосу.
Извори рендгенских зрака расути су по свемиру. Вруће спољне атмосфере звезда су сјајни извори к-зрака, посебно када они пламте (као што то ради и наше Сунце). Рендгенски пламенови су невероватно енергични и садрже трагове магнетне активности унутар и око звездине површине и доње атмосфере. Енергија садржана у тим пламеновима такође астрономима говори нешто о еволутивној активности звезде. Младе звезде су такође заузете одашиљачима рендгенских зрака јер су много активнији у својим раним фазама.
Када звезде умру, посебно оне најмасовније, експлодирају као супернове. Ти катастрофални догађаји одају огромне количине рендгенског зрачења, што даје трагове тешким елементима који настају током експлозије. Тај процес ствара елементе као што су злато и уранијум. Најмасовније звезде могу се срушити да постану неутронске звезде (које такође емитују к-зраке) и црне рупе.
Рендгенске зраке које емитују из подручја црне рупе не потичу из самих сингуларитета. Уместо тога, материјал који се скупља радијацијом црне рупе формира „диск за избацивање“ који материјал полако окреће у црну рупу. Док се врти, стварају се магнетна поља која греју материјал. Понекад материјал излази у облику млазнице који је усмерен магнетним пољима. Млазнице црних рупа такође емитују велике количине рендгенских зрака, као и супермасивне црне рупе у центрима галаксија.
Кластери галаксија често имају прегрејане гасне облаке у и око својих појединих галаксија. Ако се довољно загреју, ови облаци могу да емитују рендгенске зраке. Астрономи посматрају те регионе да би боље разумели дистрибуцију гаса у кластерима, као и догађаје који греју облаке.
Рендгенска осматрања свемира и интерпретација података о рендгену садрже релативно младу грану астрономије. Пошто су рендгенски зраци у великој мери апсорбовани од Земљине атмосфере, научници су могли да пошаљу звучне ракете и балони оптерећени инструментом високо у атмосфери да би могли да изврше детаљна мерења рендгенских зрака „светлих“ објеката. Прве ракете полетеле су 1949. године на ракетама В-2 заробљене из Немачке на крају Другог светског рата. Открио је рендгенске зраке са Сунца.
Најбољи начин за дугорочно проучавање рендгенских објеката је коришћење свемирских сателита. Ови инструменти се не морају борити против утицаја Земљине атмосфере и могу се концентрисати на своје мете дужи временски период од балона и ракета. Детектори који се користе у рендгенској астрономији конфигурирани су за мерење енергије емисије к-зрака тако што се броји број рендгенских фотона. То астрономима даје представу о количини енергије коју емитује предмет или догађај. Било је најмање четири десетине рендгенских опсерваторија посланих у свемир од тренутка када је послата прва орбита, која се звала Ајнштајнова опсерваторија. Покренут је 1978.
Међу најпознатијим рендгенским опсерваторијама су сателит Ронтген (РОСАТ, лансиран 1990. и избачен из возила 1999), ЕКСОСАТ (покренут од стране Европског свемира Агенција је 1983., пуштена у рад 1986.), НАСА-ин Росси-ов рендгенски такт Екплорер, европски КСММ-Невтон, јапански сателит Сузаку и рендген Цхандра Опсерваторија. Цхандра, именована за Индијски астрофизичар Субрахманиан Цхандрасекхар, лансиран је 1999. године и наставља да даје приказе к-зрака универзума високе резолуције.
Следећа генерација рендгенских телескопа укључује НуСТАР (лансиран 2012. године и још увек делује), Астросат (лансиран од стране Индијаца Организација свемирског истраживања), италијански сателит АГИЛЕ (који означава Астро-ривелаторе Гамма ад Имагини Леггеро), лансиран у 2007. Други су у планирању које ће наставити астрономски поглед на космос к-зрака са земаљске орбите.