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1935年，瑞士天文学家弗里茨·茨维基（1898—1974）在位于山顶的天文台用施密特望远镜（Schmidt telescope）观测夜空，这种广角望远镜是他寻找亮度极高的星体[他将这种星体命名为“超新星”（supernova）]的理想工具。
根据茨维基的猜想，超新星代表着一颗巨大恒星的壮丽死亡——一场比普通恒星（即新星）的爆炸更为惊人的爆炸。这场爆炸只会持续几秒，但其释放的能量足以照亮整个星系，它散发出的粒子将成为构造新星球的基石，而遗留下来的只有变形了的遗骸——一颗中子星。这种恒星的残骸是宇宙中已知存在的体积最小、密度最大的天体，几乎完全由中子或亚原子粒子组成，整体不带电荷。
最早的超新星观测记录来自公元185年的中国，在望远镜被发明之前已经存在数十条相关记录，被发明之后则有数百条。茨维基观测到了120起这种现象，而今天观测超新星的任务则由计算机控制的望远镜完成。虽然每一个星系在一个世纪之内只会发生2~3次超新星爆炸，但是宇宙中有近1000亿个星系，理论上每秒都会发生30次超新星爆炸！
银河系中最大的恒星之一——参宿四（Betelgeuse，猎户座α）的一生濒临结束，预计在100万年之内就会发生超新星爆炸。这颗明亮的橘红色“超巨星”属于猎户座，对它进行的观测记录可以追溯到远古时期。它已经耗尽了星体内的氢元素，星核压力上升，过度膨胀的外层肉眼可见。
宇宙射线或高能辐射则是超新星爆炸的一大副效益。它会影响人造卫星上搭载的电子设备的正常运行，还可能会影响飞机的飞行控制系统，致使飞机坠毁。如果未来人们不能研发出有效的护盾系统，那么行星际的载人航天飞船的发展就会面临严重阻碍。
1933年，茨维基发现了现代天体物理学中最大的谜团——暗物质。正如其名，暗物质在望远镜下不可见，但可以根据它对恒星和其他可见物质产生的引力效应证实其存在。茨维基发现暗物质存在的起因是，他注意到后发座星系团（Coma cluster）中恒星的质量提供的引力不足以将其塑造为星系团。他由此得出结论：必定存在一种“暗物质”来补齐宇宙中“缺少的质量”。薇拉·鲁宾（Vera Rubin）则在20世纪70年代为茨维基的理论补充了证据。她注意到一个奇怪的数据差异——位于星系边缘的恒星运行的速度超过了根据万有引力定律预测的速度。
现在，天文学者普遍认为，暗物质在宇宙全部的物质及能量中约占27%，暗能量（引起宇宙膨胀的未知力量）约占68%，而普通的可见物质仅占5%。