Fritz Zwicky là một nhà khoa học có những đóng góp quan trọng trong nhiều lĩnh vực thiên văn học.

Tinh thể ion và chất điện giải

Nghiên cứu khoa học đầu tiên của ông là nghiên cứu về tinh thể ion và chất điện giải.

Siêu tân tinh và các ngôi sao neutron

Năm 1935, cùng với đồng nghiệp Walter Baade, Zwicky tiên phong trong việc thúc đẩy sử dụng kính thiên văn Schmidt đầu tiên cho một đài quan sát ở trên đỉnh núi. Ông mang các ống kính của Bernard Schmidt - người làm kính quang học nổi tiếng ở nước Đức - chế tạo. Năm 1934, ông và Baade đã đưa ra thuật ngữ "siêu tân tinh" và đưa ra giả thuyết rằng đây là quá trình chuyển đổi của các ngôi sao bình thường thành những ngôi sao neutron, cũng như nguồn gốc của các tia vũ trụ[9][10]. Cái nhìn sâu sắc đó đã có tác động to lớn trong công cuộc xác định kích thước và tuổi của vũ trụ trong những thập kỉ tiếp theo.

Để làm sáng tỏ cho giả thuyết này, Zwicky bắt đầu tìm những siêu tân tinh trong suốt 52 năm và tìm thấy được tổng cộng là 120.[11], một kỷ lục cho đến năm 2009, khi Tom Boles vượt qua.

Những "cây nến chuẩn"

Năm 1938, đồng nghiệp của Zwicky là Walter Baade đề xuất sử dụng siêu tân tinh là "Những cây nến chuẩn" (Standard candles, phương pháp đo khoảng cách của các thiên thể, bằng cách so sánh cường độ ánh sáng phát ra của chúng với những độ sáng của các thiên thể đã được biết trước - những thiên thể với độ sáng được biết trước, được gọi là "những cây nến chuẩn") để ước lượng khoảng cách trong vũ trụ. Bởi vì đường cong ánh sáng của nhiều siêu tân tinh cho thấy một độ sáng cao. Chúng thiết lập một quy mô khoảng cách vũ trụ bởi một độ sáng nội tại đã được biết đến.

Thấu kính hấp dẫn

Năm 1937, Zwicky cho rằng cụm thiên hà có thể giống như thấu kính hấp dẫn là do chịu tác dụng của hiệu ứng Einstein[12][13]. Mãi cho đến năm 1979, hiệu ứng này mới được khẳng định qua cuộc quan sát thiên thể được gọi là "Quasar Đôi" (Q0957+561).[14]

Vật chất tối

Trong khi kiểm tra cụm thiên hà Coma vào năm 1933, Zwicky là người đầu tiên sử dụng định lý Virial để suy ra sự tồn tại của vật chất vô hình, mà ông gọi là "vật chất tối" (Dark matter)[15]. Ông tính toán khối lượng hấp dẫn của các thiên hà trong cụm và suy ra một giá trị ít nhất lớn hơn 400 lần so với dự kiến ​​từ chính độ sáng của chúng. Điều này có nghĩa là hầu hết các vật chất này phải là vật chất tối.[16]

Sự mỏi của ánh sáng

Zwicky cho rằng sự tương quan giữa khoảng cách tính toán của các thiên hà và dịch chuyển đỏ trong quang phổ của chúng đã có một sự khác biệt quá lớn để phù hợp với sai số (Margin of error) của khoảng cách.

Phân tích hình thái

Zwicky phát triển một dạng tổng quát của phân tích hình thái, là một phương pháp để cơ cấu hệ thống và điều tra tổng số các mối quan hệ có trong các khối phức hợp các vấn đề đa chiều, thường là không định lượng[17]. Ông đã viết một cuốn sách về đề tài này vào năm 1969,[18] và tuyên bố rằng ông đã thực hiện nhiều khám phá của mình bằng cách sử dụng phương pháp này.

Danh mục các thiên hà và các cụm thiên hà 

Zwicky dành nhiều thời gian cho việc tìm kiếm các thiên hà và viết các danh mục. Từ năm 1961 đến 1968, ông và các đồng nghiệp của ông đã xuất bản sáu tập "Catalogue of galaxies and of clusters of galaxies". Tất cả đều được xuất bản ở Pasadena, bởi Viện Công nghệ California.

Tư tưởng

Zwicky là một nhà tư tưởng kiệt xuất, và những người đương thời với ông thường xuyên không có cách nào biết được ý tưởng nào của ông sẽ được thực hiện. Trong cái nhìn hồi tưởng về cuộc sống và công việc của Zwicky, Stephen Maurer nói [19]:

"When researchers talk about neutron stars, dark matter, and gravitational lenses, they all start the same way: "Zwicky noticed this problem in the 1930s. Back then, nobody listened..."

("Khi các nhà nghiên cứu nói về các sao neutron, vật chất tối, và thấu kính hấp dẫn, tất cả đều bắt đầu theo cùng một cách nói:" Zwicky đã nhận thấy được vấn đề này trong những năm 1930. Nhưng lúc đó, chẳng ai nghe cả...")