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空间天文的研究借助于空间平台，克服地球大气对于天文观测的影响以及地球上能够建造的天文设施的尺度的限制，开展对于宇宙以及宇宙中各种不同层次、尺度和类型的天体的观测，涉及的科学问题包括宇宙的大尺度物理规律和物质的深层次结构，目的是揭示宇宙的起源和演化，理解宇宙中各种天体和结构的形成，进一步验证已有的物理理论和发现新的物理规律。空间高能天文是空间天文最先发展起来的、至今仍然蓬勃发展的一个学科，由于在X射线和伽玛射线波段完全克服了地球大气的吸收的影响，开创了全波段天文学的新时代，其开创者于2002年获得了诺贝尔物理学奖。空间高能天文研究的科学问题涉及宇宙中最极端的一类天体—致密天体(包括白矮星、中子星和黑洞)的形成及其结构，星系中心超大质量黑洞的增长及其和星系的共同增长、高度相对论喷流、高能宇宙线粒子加速、宇宙中最高密度、最强压力、最强磁场、最强引力、最高真空等最极端状态下的物理规律、宇宙中重子物质的循环以及宇宙中暗物质的性质和分布等等一系列当今天文学和物理学的重大前沿科学问题。