当大质量恒星耗尽燃料并走向死亡时便会发生大爆炸，也就是形成超新星。超新星爆炸的亮度可在短时间内超过整个星系。科学家对超新星进行了多年研究并用电脑模型模拟，然而这种爆炸如何发生仍困扰着天文学家。巴塔查尔吉表示：“最近几年在超级计算机领域取得的进步允许天文学家对恒星的内部状况进行模拟，以便进一步了解恒星爆炸的机制。不过，很多细节仍是一个未知数，例如爆炸如何发生，又与哪些内部因素有关。”
5.宇宙射线来自何处？
宇宙射线的来源一直困扰着天文学家，他们用了一个世纪时间研究这些高能粒子的来源。宇宙射线是带电亚原子粒子，主要包括质子、电子以及基本元素的带电核。在从银河系其他地区进入太阳系后，宇宙射线的移动路线会因太阳和地球磁场的影响发生弯曲。
不过，这些奇异粒子的来源仍旧是一个不解之谜。《科学》杂志的丹尼尔·克莱里表示：“在对宇宙射线进行了长达一个世纪的研究之后，来自宇宙的绝大多数能量仍非常神秘莫测，科学家仍需进行多年的研究，才有可能揭开它们的神秘面纱。”
6.宇宙如何再离子化？
大爆炸理论是被普遍接受的宇宙起源和演化理论。根据这一理论，宇宙诞生于大约137亿年前，最初是一个温度和密度极高的点。130亿年前的早期宇宙阶段被称为“再离子化时代”，在这一时期，早期宇宙的氢气雾被清空，第一次对紫外线呈透明状态。科学作家埃德温·卡特里德奇表示：“在大爆炸后大约40万年，质子和电子平静下来，相互吸引，最后进入中性氢原子。突然间，此前散射电子的质子在宇宙中自由穿行。”
几亿年后，电子被原子剥离。卡特里德奇说：“宇宙的膨胀让质子和电子处于分散状态，新的能量源让它们再次结合在一起。‘粒子汤’同样被冲淡，绝大多数质子能够在不受到阻碍的情况下移动。因此，宇宙内的绝大多数物质变成可以传输光线的离子化等离子体，一直存在至今。”
7.日冕为何拥有惊人温度？
太阳的超热外层大气层被称为日冕，温度在50万℃-600万℃之间。克尔表示：“研究太阳的物理学家一直无法理解太阳如何为日冕补充热量。在发生日全食时，黑暗的太阳外围是银白色的光芒，像帽子一样扣在太阳上，这个帽子就是日冕。”
天文学家认为，日冕的热量与可见日表下方的能量有关，能量在太阳磁场内处理。不过，加热日冕的详细机制仍旧是一个未知数。克尔说：“对于磁场如何输送能量，科学家正在进行激烈讨论，能量在抵达日冕后如何积聚更是一个更让人感到困惑的谜团。”
8.太阳系为何如此怪异？
我们所在的太阳系拥有一系列特征：处在最内侧的四颗行星均拥有多岩外壳和金属核心，外侧的四颗行星却彼此相差甚多，每一颗都拥有独有的特征。科学家一直对行星形成过程进行研究，希望了解太阳系如何形成。