È professore associato di astronomia e astrofisica presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”.
Per la maggior parte della sua carriera scientifica la sua attività di ricerca ha ruotato attorno a questioni attinenti la natura dell’universo nel suo complesso: come ha avuto origine? Qual è la sua struttura su grande scala? Di quale tipo di materia e di energia è composto, e in che quantità? Negli ultimi anni i suoi interessi si sono spostati soprattutto verso l’astrobiologia, la scienza interdisciplinare che affronta il problema dell’origine, evoluzione e distribuzione della vita nell’universo.
Ha pubblicato una novantina di articoli su riviste scientifiche internazionali, e decine di atti di conferenze e contributi a volumi. Ha lavorato alla University of California a Berkeley con il premio Nobel George Smoot, partecipando all’esperimento MAXIMA. Poi ha passato periodi di ricerca in numerosi istituti internazionali, tra cui il Fermilab di Chicago, l’Institute of Cosmology and Gravitation della University of Portsmouth, e il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena. Ha collaborato alla missione spaziale Planck dell’ESA. E’ membro dell’International Astronomical Union e del Foundational Questions Institute (FQXi).
Accanto all’attività di ricerca e insegnamento, da anni racconta la passione e la bellezza della scienza al grande pubblico. Nel 2006 ha fondato keplero.org, uno dei primi blog scientifici italiani. Scrive per diversi quotidiani e periodici, tra cui Repubblica, La Stampa, Wired e Il Post, e ha una rubrica mensile sulla rivista Le Scienze. Partecipa abitualmente come esperto scientifico a programmi radiofonici e televisivi nazionali. Fa parte del comitato scientifico della manifestazione BergamoScienza. Come speaker, ha tenuto conferenze pubbliche presso numerose organizzazioni e istituzioni, tra cui Festival della Scienza di Genova, Festival delle Scienze di Roma, Wired Next Fest, TEDxRoma, Accademia Nazionale dei Lincei, Salone del Libro di Torino.
Ha scritto la sceneggiatura del fumetto Cosmicomic (Codice, 2013, tradotto in quattro lingue) e i libri La musica del big bang (Springer, 2007, tradotto in inglese nel 2008), Seconda stella a destra (De Agostini, 2010), Il buio oltre le stelle (Codice, 2011) e Cercatori di meraviglia (Rizzoli, 2014), vincitore del Premio Nazionale di Divulgazione Scientifica 2015.
Il suo nuovo libro, Dove sono tutti quanti?, è uscito il 19 maggio 2016 per Rizzoli.