Астрономія як наукова дисципліна, зробила величезний крок вперед у розумінні природи Всесвіту і його зміст, але залишається ряд важливих невирішених питань. Для пошуку відповідей на ці питання може знадобитися будівництво нових наземних і космічних інструментів, і, можливо, нові розробки в теоретичній та експериментальній фізиці.

Чи є інше життя у Всесвіті? Тим більше, чи є розумне життя? Якщо так, то яке пояснення парадокса Фермі? Існування життя в інших місцях має важливе наукове і філософське значення. Чи є Сонячна система унікальною?

Що спричинило утворення Всесвіту? Чи правильна теорія космічної інфляції, і якщо так, то які докладні деталі цієї стадії? Чому в Всесвіті спостерігається баріонна асиметрія? Яку форму має Всесвіт?

Яка природа темної матерії і темної енергії? Вони визначають розвиток і долю Всесвіту, проте їхня справжня природа залишається невідомою. Якою буде подальша доля Всесвіту?

Якими були перші галактики? Як утворилися надмасивні чорні діри?

Що спричиняє утворенню космічних променів з надвисокою енергією?