Cosmos: una odissea de l'espaitemps (en anglès Cosmos: A Space-Time Odyssey) és una sèrie documental de divulgació per televisió, continuació de Cosmos: un viatge personal, que va ser presentada per Carl Sagan el 1980. El seu presentador és Neil deGrasse Tyson i els productors executius són Seth MacFarlane i Ann Druyan, la vídua de Sagan, els quals van ser co-guionistes de la sèrie original. Es va estrenar el 9 de març de 2014 simultàniament a través de tots els canals de Fox International Channels.
Capítols «Standing Up in the Milky Way» esquerra|miniatura|Posició del grup local de la nostra galàxia en el supercúmul de la Verge Mostra on està situada la Terra dins el supercúmul de la Verge, explica la lluita de Giordano Bruno contra el geocentrisme, explica el calendari còsmic que va popularitzar Carl Sagan i recorda com el científic el va inspirar en la seva carrera.
«Some of the Things That Molecules Do» miniatura|Representació de la diversitat d'espècies amb l'arbre de la vida
Explica l'evolució, amb exemples de selecció artificial com la que va donar origen als gossos, i de selecció natural com la dels ossos polars. Mostra com funcionen l'ADN, els gens i les mutacions, i com aquestes van portar a la diversitat d'espècies existents, il·lustrades per l'arbre de la vida. Descriu l'extinció de les espècies i les cinc extincions massives que van acabar amb gran part de les espècies, però no amb altres com el tardígrad que encara continua existint. Especula sobre la possibilitat d'existència de vida en altres planetes, com Tità, una lluna de Saturn, i el possible origen de la vida a la Terra per l'abiogènesi.
«When Knowledge Conquered Fear» miniatura|esquerra|Primera pàgina del Principia Mathematica d'Isaac Newton Descriu com el reconeixement de patrons es va manifestar en les primeres civilitzacions, utilitzant l'astronomia i l'astrologia per predir les estacions, i com el pas d'un cometa molts cops es considerava un senyal. Explica que l'origen dels cometes no va ser conegut fins que al , quan Jan Oort va postular la hipòtesi del núvol d'Oort Explica la col·laboració entre Edmond Halley i Isaac Newton de la qual resultà la publicació de Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, que fou el primer treball important en descriure les lleis físiques en termes matemàtics. Tyson then continues to relate the collaboration between Edmond Halley and Isaac Newton in the last part of the 17th century in Cambridge.
«A Sky Full of Ghosts» Tyson explica la naturalesa de la velocitat de la llum i que gran part del que es veu de l'univers observable prové de la llum irradiada fa milers de milions d'anys. Explica com l'astronomia moderna ho ha utilitzat per identificar el big-bang i l'edat de l'univers. miniatura|Representació del disc d'acreció d'una estrella binària Explica com els treballs d'Isaac Newton, William Herschel, Michael Faraday i James Clerk Maxwell van contribuir a entendre la naturalesa de les ones electromagnètiques i de la força de gravetat, i com això va portar fins a la Teoria de la Relativitat d'Albert Einstein que diu que la velocitat de la llum és una constant fonamental de l'univers, i que la gravetat es pot veure com una distorsió de l'espaitemps. Tyson explica el concepte de les estrelles negres, postulades per John Michell, que no són visibles però són detectables per altres estrelles atrapades pel seu pou gravitacional, una idea que Herschel va utilitzar per descobrir les estrelles binàries.
Tyson explica la naturalesa dels forats negres i la seva enorme força gravitacional que pot capturar fins i tot la llum. Amb la Nau de la imaginació s'apropa a l'horitzó d'esdeveniments i postula el replegament de l'espaitemps i la possibilitat que ens puguin portar a altres punts del nostre univers, o d'altres, o fins i tot viatjar en el temps.
«Hiding in the Light» miniatura|esquerra|Representació de les línies de Fraunhofer Aquest episodi explora la teoria de la llum com a ona, destacant que la llum ha tingut un paper important en el progrés científic, amb experiments de fa 2000 anys amb la càmera obscura del filòsof xinès Mozi. Descriu que els treballs del científic àrab Ibn al-Haytham, al , van ser dels primers a postular la naturalesa de la llum i l'òptica, portant al concepte del telescopi, i també va ser un dels primers investigadors a emprar el mètode científic. Isaac Newton va demostrar que la llum estava composta per l'espectre visible, utilitzant l'efecte de dispersió amb un prisma, i descobriments de William Herschel mostraven que la llum també consistia en rajos infrarojos. Més tard, Joseph von Fraunhofer, ampliant l'espectre de la llum visible va descobrir que s'observaven espais buits. Aquestes línies de Fraunhofer estaven determinades per l'absorció de la llum per electrons que es movien entre orbitals atòmics, i cada tipus d'àtom té la seva pròpia signatura, a causa de la naturalesa quàntica d'aquests orbitals. Aquests descobriments van permetre als astrònoms conèixer la composició d'estrelles i planetes mitjançant les seves línies espectrals, i també observar el moviment i l'expansió de l'univers i l'existència de la matèria fosca.
En aquest episodi, deGrasse també explora la bellesa de les ones sonores i com es poden representar visualment, remarcant la diferència entre escoltar el so i veure’l. S'hi explica que la longitud dels tubs d'orgue influeix en el to del so que produeixen. Els tubs més curts fan sons amb freqüències més altes, mentre que els tubs més llargs creen sons amb freqüències més baixes. Introdueix el concepte de longitud d'ona, que és la distància entre dues ones consecutives, i com això està relacionat amb el to. A més, es parla de la importància d'un medi, com l'aire o l'aigua, perquè les ones sonores es puguin desplaçar, comparant-ho amb les ones de llum, que poden viatjar pel buit. El vídeo finalitza posant en relleu que la llum és molt més ràpida que el so, ja que viatja un milió de vegades més de pressa i té longituds d'ona molt més curtes.
«Deeper, Deeper, Deeper Still» En aquest episodi mostra el cosmos a escala microscòpica i atòmica. Mostra els micro-organismes que viuen en un gota de rosada, com els paramecis i els tardígrads. Explica com les plantes usen la fotosíntesi, mitjançant els cloroplasts i la llum del sol converteixen el diòxid de carboni i l'aigua en oxigen i sucres. Tyson explica com Tales i Demòcrit, filòsofs grecs, ja van postular que la matèria estava formada de combinacions d'àtoms. Explica com el carboni forma els blocs bàsics per donar lloc a la vida a la Terra. Explica com els àtoms estan formats per protons, neutrons i electrons i com s'esdevé la fusió nuclear a les estrelles, i com en aquests processos es creen neutrins que travessen la matèria sense interactuar-hi i són pràcticament indetectables. Per a detectar-los s'uses piscines subterrànies amb detectors especials com el Super-Kamiokande, d'aquesta manera es van detectar els neutrins de la supernova SN 1987A tres hores abans que arribés la llum de l'estrella moribunda. Tyson explica que encara hi ha neutrins provinents del big-bang.
«The Clean Room» miniatura|El Meteor Crater, a Arizona es va fer servir per estimar l'edat de la Terra. En aquest episodi s'explica com es va determinar l'edat de la Terra. Tyson explica com la Terra es va formar per l'agrupació de matèria alguns milions d'anys després de la formació del Sol, com que la Terra és geològicament viva els científics poden utilitzar els estrats de roca per determinat fets geològics, fins a pocs milions d'anys. Per a determinar l'edat de la Terra s'han d'analitzar restes de meteorits, com el Meteor Crater d'Arizona, que provenen del cinturó d'asteroides que es va formar al mateix temps que la Terra.
El treball de Clair Cameron Patterson, comptant acuradament les partícules de plom i zirconi del Meteor Crater i coneixent el període de semidesintegració de l'urani en plom, van servir per calcular l'edat de la Terra; aproximadament 4.500 milions d'anys. Per tal d'evitar contaminacions pel plom de l'ambient es van haver de construir les primeres cambres ultra netes. Patterson va investigar d'on provenia aquesta contaminació per plom ambiental i va descobrir que era una contaminació molt recent provinent del tetraetilplom usat com a additiu a la gasolina, i que era un neurotòxic potent, finalment va aconseguir que el govern poses restriccions a l'ús del plom. Tyson acaba recordant que altres científics també estudien la natura per detectar problemes similars.
«Sisters of the Sun» miniatura|esquerra|Les Harvard Computers que van ajudar a classificar els tipus d'estrelles Aquest episodi explica la composició de les estrelles i el seu destí en milers de milions d'anys. Tyson descriu com els primers humans identificaven les estrelles utilitzant les constel·lacions, les quals relacionaven amb diversos mites i creences, com les Plèiades. Explica com Edward Charles Pickering capturava l'espectre de milers d'estrelles simultàniament, i el grup de dones científiques (conegues com Harvard Computers o l'Harem de Pickering) que catalogaven els espectres.
En aquest equip hi havia Annie Jump Cannon, que va desenvolupar un sistema de classificació estel·lar, i Henrietta Swan Leavitt que va descobrir com mesurar la distància d'una estrella a la Terra a través del seu espectre, i que més tard es va utilitzar per a identificar altres galàxies. Posteriorment es va unir Cecilia Payne i amb la seva tesi va ser capaç de determinar la composició i temperatura de les estrelles.
Tyson explica el cicle de vida de les estrelles, que neixen de núvols interestel·lars. Explica com les estrelles com el Sol mantenen la seva mida a causa del conflicte entre la força de la gravetat, que atrau els gasos al seu interior, i la força d'expansió dels gasos provinents de les reaccions de fusió al seu nucli. A mesura que el Sol es faci més vell, anirà esdevenint més calent i brillant fins al punt que l'equilibri entre aquestes forces es trenqui, de manera que primer s'expandirà fins a ser una gegant vermella, i després col·lapsarà en una nana blanca.
Explica que estrelles més grans poden donar lloc a formes de la matèria encara més col·lapsades, creant noves i supernoves depenent de la seva mida, i finalment púlsars. Les estrelles massives poden col·lapsar en forats negres. Tyson acaba explicant com tota la matèria de la Terra està feta del mateix que les estrelles i que la llum i l'energia d'aquestes és el que impulsa la vida.
«The Lost Worlds of Planet Earth» miniatura|Una imatge de la tectònica de plaques Aquest episodi explora la paleografia de la Terra al llarg de milions d'anys, i l'impacte que ha tingut per la vida al planeta. Comença explicant com al Carbonífer (fa 300 milions d'anys) van evolucionar els arbres rics en lignina, la qual no era digerible per cap ser viu d'aquell moment, de manera que s'anava acumulant formant carbó. Uns 50 milions d'anys després, l'activitat volcànica va començar a cremar aquest carbó i es va alliberar molt diòxid de carboni i components acídics, creant un efecte hivernacle que va escalfar els oceans i va fer que el metà retingut als fons oceànics s'alliberés, provocant més escalfament encara, i tot això va portar a l'extinció del Permià-Triàsic, que va matar un 90% de les espècies.
Tyson explica com la tectònica de plaques és la que dona forma a la superfície de la Terra. Científics com Abraham Ortelius van proposar que les grans masses de terra havien estat connectades en el passat, Alfred Wegener va proposar la hipòtesi del super-continent Pangea i la deriva continental, ben al contrari dels ponts entre continents que es van inundar, que era la idea prevalent d'aquell temps, i Bruce C. Heezen i Marie Tharp que van descobrir la dorsal mesoatlàntica que reforçava la teoria de la tectònica de plaques. Tyson descriu com l'escorça terrestre flota sobre el mantell, el qual es mou a causa del moviment i escalfor del nucli intern i extern de la Terra.