우주는 암흑에너지, 암흑물질과 더불어 바리온(baryon) 물질로 이루어져 있으며, 이들의 물리적 상태는 우주의 진화 역사를 반영하고 있다. 바리온 물질의 대부분은 이온화되어 있으며, 하전 입자들은 자기장(magnetic field)과 결합하여 플라즈마(plasma) 상태에 놓여있다. 이런 우주 플라즈마는 난류운동(turbulent motion)을 하고 있으며, 종종 강력한 충격파(shock waves)가 발생하고, 고에너지 우주선(cosmic rays) 입자를 포함한다. 천체물리 연구실에서는 우주 플라즈마에서 다양한 구성 요소 및 동역학적 과정에 의한 고에너지 천체물리 현상을 연구한다.
The universe contains cosmic plasma of baryonic matter, in addition to dark matter and dark energy. The so-called nonthermal components of the plasma, that is, shock waves, magnetic fields, cosmic rays and turbulence, are expected to play significant roles in the formation and observation of the large-scale structure of the universe. Yet their nature and origin are not fully understood. In the lab, the cosmic plasma as well as dark matter and dark energy are explored. Along with numerical simulations for the formation of the cosmic web, theoretical arguments based on plasma physical models for collisionless shock wave formation, cosmic ray acceleration, astrophysical turbulence, and magnetic field generation are employed.