Hitomi a braqué ses télescopes sur la galaxie NGC 1275, située au centre de l'amas de Persée à 250 millions d'années-lumière de nous. Il a observé les raies d'émission du fer, qui sont la signature d'un plasma à haute température. La haute résolution du spectromètre a permis de dresser une carte de vitesses du gaz. Celle-ci écarte l'existence d'un plasma de fer contenu dans un « disque d'accrétion » autour du centre galactique, selon le scénario privilégié jusqu'ici, et favorise plutôt l'hypothèse d'un tore de matière.

Autre objet d'étude d'Hitomi, un jeune reste de supernova situé dans le Petit Nuage de Magellan, à près de 200 000 années-lumière, présente une forte asymétrie dans la répartition du fer au sein de la matière éjectée par l'étoile en fin de vie. Une information importante pour mieux caractériser les mécanismes d'explosion des supernovae.

Une deuxième étude de supernova concerne la nébuleuse du Crabe, qui contient une source intense de haute énergie, le pulsar du Crabe. Ce pulsar émet des impulsions géantes dans le domaine des ondes radio dont les contreparties en rayons X ont été recherchées grâce à l'excellente résolution temporelle d'Hitomi. Aucune corrélation n'a été relevée.

La courte vie d'Hitomi a néanmoins permis de valider le concept des matrices de bolomètres X qui équiperont le spectromètre du successeur d'Hitomi, Xrism (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission).

De son côté, l'Irfu poursuit, avec le soutien du Cnes, le développement de matrices de microcalorimètres X de très grand format (4 matrices de 32×32 pixels au lieu d'une matrice de 6×6 pour Xrism). Enfin, le futur observatoire X européen Athena auquel collabore l'Irfu sera doté d'un spectromètre haute résolution et bénéficiera d'une surface de détection de dix à cent fois plus efficace que Xrism. Son lancement est prévu à la fin de la prochaine décennie.