تندرج ثنائيات الأشعة السينية ضمن أقوى المصادر السينية في مجرة درب التبانة، وتتكون عادةً من نجم عادي يدور مع جسم مدمج، مثل نجم نيوتروني أو ثقب أسود. ومن أمثلتها «العقرب إكس-١»، الذي يحتوي على نجم نيوتروني، و«الدجاجة إكس-١»، الذي يقدم دليلاً قوياً على وجود ثقب أسود نجمي يلتهم مادة من نجم مرافق.

الأشعة السينية (فيلهلم رونتجن): جاء اكتشاف رونتجن للأشعة السينية مصادفة أثناء تجاربه على أنبوب الأشعة الكاثودية، إذ لاحظ أن اصطدام الأشعة الكاثودية بعنصر ذي وزن ذري مرتفع يولد إشعاعات غير مرئية تختلف تماماً عن الأشعة الكاثودية، كما اكتشف أنها لا تتأثر بالمجالات المغناطيسية أو الكهربائية، وهو ما مهد لاستخدامها لاحقاً في التشخيص الطبي.

كانت الشمس أول جرم سماوي يُكتشف صدور الأشعة السينية منه، إذ رُصد إشعاعها السيني باستخدام أجهزة محمولة على صواريخ في النصف الأول من القرن ٢٠، قبل اكتشاف المصادر الواقعة خارج النظام الشمسي. وينشأ معظم هذا الإشعاع في الهالة الشمسية شديدة السخونة، ويزداد بقوة أثناء التوهجات والانفجارات المغناطيسية على سطح الشمس.

الأشعة السينية نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وتمتاز بأطوال موجية أقصر من الأشعة فوق البنفسجية وأطول عموماً من أشعة غاما، ولذلك تحمل فوتوناتها طاقة أعلى من الضوء المرئي وفوق البنفسجي. ولا توجد حدود فاصلة صارمة تماماً بين نطاقي الأشعة السينية وغاما، إذ قد يعتمد التصنيف أحياناً على مصدر الإشعاع وآلية تولده.

الإدارة الوطنية للطيران والفضاء (الأشعة السينية وأشعة جاما): أولت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا اهتماماً كبيراً بدراسة الأشعة السينية وأشعة جاما القادمة من الفضاء، وأطلقت مراصد متخصصة للكشف عن مصادر هذه الأشعة عالية الطاقة الصادرة من النجوم النيوترونية والكوازارات والمستعرات العظمى وغيرها من الأجرام العنيفة، مما أسهم في تطوير علم الفيزياء الفلكية عالية الطاقة.