1783년 존 미첼은 암흑성이라는 개념을 생각해 낸다.중력이 너무 강하여 빛과 같은 속도를 가진 것도 빠져나가지 못하는 시공간영역을 생각해 하고 이것은 후에 블랙홀이라 불려진다.블랙홀은 시간의 지평선의 경계를 가지는데 여기로 들어가게 되면 모든 물체는 빠져나올 수 없다. 너무 중력이 강해 시공간이 뒤틀려 과학자들은 다른 우주로 나올 수도 있을 것이라 예상한다.빛도 못빠져 나와 육안으로 보이지도 않는 블랙홀은 어떻게 관측할 수 있을까? 주변 천체의 움직임을 보면 된다. 비정상적으로 주변 천체들이 빨리 돌고 그 중앙에는 아무것도 보이지 않으면 강한 중력을 가진 어떤 물체가 있음을 알 수 있다.이런 원리로 은하 중심에는 강력한 블랙홀이 있을 것으로 예상된다. 우리 은하는 우리가 인지하지 못하지만 무진장 빠른 속도로 회전하고 있다.
20세기초 방사성 원소가 발견되고 거기서 방사선이 나오는 것도 알아낸다. 그러나 방사성 원소가 없는 곳에도 방사능이 존재한다는 것을 알게 된다.1912년 빅토르 프란츠 헤스는 하늘 높은 곳은 어떨까라는 생각에 열기구를 타고 방사능을 측정한다. 땅보다 높은 방사능 수치가 나오게 되고 그는 지구 밖에서 방사선이 날아온다고 생각한다. 혹시 태양이 원인일 수도 있다고 생각해 일식,밤 때도 측정한다. 그러나 방사능 수치는 태양과 관계가 없었다.그가 발견한 것은 우주선(우주에서 지구로 오는 매우 높은 에너지 입자선)이다.1933년 프리츠 츠비키는 일부 별이 밝아졌다 희미해지는 현상을 발견한다. 질량이 큰 별이 죽는 방식인 초신성을 발견한 것이다.죽어가는 160만km 정도의 별이 15km 로 줄어들어 밀도가 어마어마 해지는 현상도 발견한다. 중성자별을 발견한 것이다. 이 별은 빠르게 회전하며 전파를 방사한다. 펄서라고 하며 우주선의 수많은 원인중 하나로 추정된다. 아직도 우주선이 어떻게 발생하는지 인류는 풀지 못했다.츠비키는 은하의 중력이 렌즈처럼 공간을 휘게하여 지구 관측자에게는 다른 은하가 왜곡되어 보일 것으로 추정한다.(후에 암흑물질)또한 츠비키는 다른 은하들의 움직임이 빠르다는 것도 발견한다.(후에 암흑에너지)
1970년대 베라루빈은 60개 은하를 관측한다. 중력의 법칙에 따르면 은하 중심에 멀어질 수록 느리게 회전해야 하는데 안이나 밖이나 거의 비슷하게 도는 것을 발견한다.중력의 법칙이 틀린 것이 아니다. 질량을 가진 암흑물질이 중력을 만들어 낸것이다.거성과 왜성이 서로 주위를 돌다가 폭발하는데 이 초신성 폭발은 우리 태양보다 50억배 밝은 빛을 낸다. 이 빛이 최대치이므로 먼 우주의 거리를 측정하는데 이용하고 이를 표준촉광이라 한다.1929년 허블은 이 먼 우주를 관측하고 우주가 팽창한다는 것을 밝혀낸다. 암흑물질이 있으므로 우주는 팽창 속도가 줄고 점점 중력이 세져 빅뱅의 반대 상태인 빅크런치 상태가 되야한다.1998년 과학자들은 우주 팽창 속도가 빨라진다는 결론에 도달한다. 우주에 알 수 없는 힘이 중력을 이기는 에너지가 있어서 영원히 팽창하는 것이다. 이를 암흑에너지라 칭한다.암흑물질과 암흑에너지는 아직도 미지의 영역이다. 우리가 관측하는 천체들은 넓은 바다의 표면에서 깔딱대는 파도와 같은 양이였던 것이다.
