Les objets compacts sont liés à des phénomènes importants dans l'Univers. En effet, leurs propriétés physiques, comme leur extrême compacité, leurs champs gravitationnel et magnétique (que nous sommes incapables de reproduire sur Terre) font qu'ils sont parfois appelés les laboratoires de l'Univers.

                

Ils permettent de vérifier les prédictions de la Théorie de la Relativité Générale (Einstein 1915). Celle-ci prédit l'existence d'ondes gravitationnelles. Si on arrive à les détecter, nous disposerions d'un nouveau moyen d'observer l'Univers.

Le but de la physique nucléaire est de découvrir et de mieux comprendre les briques fondamentales de la matière (ce que l'on cherche à faire au LHC (Large Hadron Collider -- grand accélérateur de particules du CERN) en collisionnant des protons à grande vitesse par exemple). La matière des objets compacts ne possède pas les mêmes propriétés (matière dégénérée ou exotique). Par exemple, la nature de la matière au centre de l'étoile à neutrons est inconnue. En connaissant mieux les propriétés des étoiles à neutrons (rayon et masse), on pourrait apporter des contraintes sur la nature de la matière au centre de ces objets et mieux comprendre les briques fondamentales de la matière .

De plus, on cherche à comprendre comment ils accrètent de la matière, pourquoi et dans quelles conditions. Près du disque d'accrétion se forment de grands jets de matière qui sont très rapides et dont on ne comprend pas encore la raison. Les objets compacts pourraient être des accélérateurs cosmiques très puissants susceptibles d'accélérer des particules à des vitesses proches de celle de la lumière (rayons cosmiques).
Les rayons cosmiques sont des particules chargées à très hautes énergies qui viennent ou traversent notre Galaxie. Comme elles ne sont pas neutres, elles sont déviées par les champs magnétiques de la Terre, du système solaire et de la Galaxie. On ne peut pas savoir de quelles directions elles proviennent. On doit donc déterminer leurs sources par des observations indirectes. Par exemple, l'étude de la composition des rayons cosmiques peut nous en dire beaucoup sur la nature de leurs sources et de leur voyage.
Ces particules chargées peuvent casser des noyaux d'atomes présents dans le milieu interstellaire comme dans les accélérateurs de particules.

        Un autre point intéressant sont les sursauts gamma. Ce sont les plus grandes explosions d'énergie de l'Univers de l'ordre de 10⁴¹ à 10⁴⁸ Joules qui durent quelques secondes. En comparaison, il faudrait à notre Soleil 5 milliards d'années pour produire 6*10⁴⁶ Joules. Ils sont répartis de manière plutôt uniforme sur le ciel (voir ci-dessous); ce qui implique que ce sont des événements extragalactiques (car sinon ils seraient concentrés dans le plan Galactique et le bulbe Galactique).

On peut calculer leur taille (environ 3*10⁷m) à partir des échelles de variabilité (variation de l'intensité lumineuse) mesurées (aussi petites que la milli-seconde) soit environ 100 plus petit que le diamètre du Soleil ce qui correspond aux propriétés des objets compacts. Pourtant même l'accrétion de matière par un objet compact ne peut atteindre ce niveau d'énergie pour un temps aussi court. Le seul moyen serait que l'émission des sursauts soit collimatée suivant des jets ultra-relativistes (où la matière se déplace à des vitesses très proches de celles de la lumière).
On repère deux types de sursauts gamma: les courts qui durent moins de 2 secondes et les longs de 20 secondes à peu près.
Les sursauts gamma courts seraient créés lors de la la fusion de deux étoiles à neutrons. Elles auraient été auparavant en orbite l'une autour de l'autre, puis auraient perdu de l'énergie sous forme d'ondes gravitationelles. Les deux étoiles entreraient alors en collision et fusionneraient formant un trou noir de masse stellaire accrétqnt le reste de la matière. Les sursauts courts sont donc des sources privilégiées pour détecter les ondes gravitationnelles.

Les sursauts longs seraient quant à eux la conséquence de la mort d'une étoile très massive (voir ci-dessous).

        On cherche également à connaître l'impact des objets compacts sur leur environnement, notamment les trous noirs supermassifs (voir Formation des objets compacts). Dans ce dernier cas, on pourrait ainsi comprendre comment les galaxies se sont formées et comment elles évoluent.