Истинското име на нашето Слънце е Sol, което е и причината планетарната система, в която живеем, да се нарича на английски език Solar System (на български език се нарича Слънчева система). Слънцето е енергийният източник, който осигурява енергията за целия живот на Земята и без който ние не бихме могли да съществуваме. В мащаба на Вселената обаче Слънцето е среден клас звезда. Могат да бъдат намерени звезди с маси от около 0.08 слънчеви маси до 80 слънчеви маси.

Нашето Слънце има радиус 697,000 km (за сравнение, радиусът на Земята е 6378 km) и съдържа в себе си около 99.8% от цялата маса на Слънчевата система.
В ядрото на Слънцето температурата е около 15 600 000°c (над 15 милиона градуса), като дори и най-студената повърхност е с температура около 5 800°c. Тези температури се генерират от протичането на ядрени процеси. Всяка секунда около 6 милиарда тона водород изгарят в централната част на Слънцето, като водородните ядра се сливат в този гигантски звезден ядрен реактор за да се получи хелий. Това генерира огромно количество енергия: 386 милиард милиарда мегавата (3.86x10²⁶ W). По-късно ще разгледаме ядрените процеси подробно.

Това е типична снимка на Слънцето. Тъмните петна, които се виждат на повърхността на Слънцето са по-студени региони, с температура около 3800°c. Слънчевото петно може да бъде с размер 2 - 3 пъти по-голямо от диаметъра на Земята(Източник: Кралската Шведска Академия на науките).

Слънчевите петна се получават когато интензивното магнитно поле на Слънцето се "раздуе" през повърхността на Слънцето, но точният механизъм на този процес не е ясен все още и това е широка област за изследване от астрономите.

Слънчевата система се състои от Слънцето в нейния център и 8 планети, които се движат по елиптични орбити около него. Слънцето е значително по-голямо от планетите. Самите планети съставляват едва 0.15% от масата на Слънчевата система. Освен това, планетите се виждат на небето само защото светлината от Слънцето се отразява от тяхната повърхност. Те не излъчват никаква собствена светлина.
Съществуват и много по-малки тела, като луни, обикалящи около планетите, астероиди и комети. Земята е третата планета от Слънцето. Другите планети носят имена на гръцки и римски богове и богини. Те са (докато се отдалечаваме от Слънцето)

Меркурий, наречен на римския бог на търговията, пътуванията и крадците.
Венера, наречена на римската богиня на любовта, защото е толкова ярка на небето
Земя, наречена буквално на пръстта или почвата, която съдържа. Известна е и с латинското си име Terra.
Марс, наречен на римския бог на войната заради гневния си червен цвят.
Юпитер, наречен на римския бог. Това е най-голямата планета в Слънчевата система.
Сатурн, наречен на римския бог на земеделието. Известен е с красивите си пръстени.
Уран, наречен на гръцкия бог на небето. Това е първата планета, открита с помощта на телескоп, и
Нептун, от римския бог на морето. Известен още като „синия гигант“. Има 6 пръстена.

Плутон беше смятан за планета до 2006 г., когато беше прекласифициран като планета джудже. За да бъде определено едно тяло като планета, са необходими 3 критерия. Обектът трябва да обикаля около своята звезда, да има достатъчно гравитационно привличане, за да бъде сферичен, и да има достатъчно маса, за да разчисти областта около орбитата си. Плутон не отговаряше на третия критерий.

Тук може да се види фотокомпозиция на Слънцето и планетите, показваща различните им размери.
От ляво надясно: повърхността на Слънцето, Меркурий, Венера, Земята, Марс, Юпитер с една от луните си, Сатурн с пръстените му, Уран и Нептун. Размерите на планетите са в мащаб, но разстоянията между тях не са! (Източник: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Меркурий, Венера, Земята и Марс са скалисти планети. Въпреки тази обща черта обаче, в други отношения тези планети се различават огромно! Меркурий няма атмосфера и в резултат на това изглежда много подобен на Луната, покрит с кратери, образувани от безброй удари на метеорити. Венера, втората планета от Слънцето, е най-горещата. Средната температура на повърхността ѝ е 464°c, ден и нощ. Най-високата планина в Слънчевата система е Олимп на Марс. Тя е около три пъти по-висока от Еверест, най-високата планина на Земята.
От друга страна, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун са газови гиганти. Юпитер е несъмнено най-голямата планета в Слънчевата система, с по-голяма маса от всички останали планети, взети заедно. Той е 300 пъти по-масивен от Земята и има над 60 луни. Сатурн има 9 планетарни пръстена.

Най-подобната на Земята планета е Марс. Има доказателства, че в миналото на Марс е съществувала вода. Особености, силно наподобяващи брегови линии, речни корита и острови, подсказват, че някога по планетата са текли големи реки. Остава нерешен въпросът къде е отишла тази вода. Заради възможното наличие на вода, поне в далечното минало, Марс се смята за кандидат за подслоняване (или за подслонявала в миналото) на живот извън нашата Земя. ExoMars беше роботизирана мисия до Марс под европейско ръководство, разработена от ЕКА (Европейската космическа агенция) и Роскосмос. Тя стартира през 2016 г. и разположи няколко различни инструмента. Trace Gas Orbiter (TGO) ще обикаля около Марс в търсене на метан, което може да покаже дали на планетата има или е имало живот. За съжаление, шестколесният високо автономен роувър, оборудван с камера за снимки на повърхността и с 2-метров сонда за пробиване на почвата, се разби при кацането.

В миналото повечето древни цивилизации са имали някакъв модел на Вселената, който поставял Земята неподвижна, точно в центъра. Египтяните виждали небето като тялото на богинята Нут, индусите смятали, че небето почива върху бивните на огромен слон, вавилонците възприемали небето като вътрешността на грамаден стъклен похлупак, а арабите — като необятен шатър.

Птолемей (около 100 – 170 г. сл.Хр.), римски гражданин, живял в Египет през втори век сл.Хр., бил астроном, математик и географ. Той събрал и систематизирал огромно количество астрономически данни и създал модел, който описва положенията на планетите и който обобщил в книгата си „Великото математическо съчинение“.

Неговият модел се нарича геоцентрична система. В тази система се смятало, че Земята е центърът на Вселената, а Луната, планетите и звездите обикалят около нея по концентрични сфери. Вселената била крайна сфера и извън тази сфера нямало нищо. Този модел бил широко приеман в продължение на над 1300 години.

Основните твърдения на неговата теория са следните:

1. Земята е неподвижна и се намира в центъра на системата.
2. Слънцето и Луната се движат по окръжности. Земята е центърът на тези движения.
3. Всяка от останалите планети се движи по окръжност, чийто център обикаля около Земята.

В миналото представата, че Земята е центърът на всичко, била дълбоко вкоренена в съзнанието на всички и било трудно хората да бъдат убедени да повярват в нещо различно. Имало обаче неколцина радикални мислители, още през 3-ти век пр.Хр., които мислели другояче. Аристарх Самоски (около 310 – 230 г. пр.Хр.) смятал, че всъщност Слънцето е истинският център на Вселената. По онова време теорията му не била приета и минали над хиляда години, преди хората да започнат да се вслушват в нея.

Полският астроном Николай Коперник (1473 – 1543) също не вярвал в геоцентричния модел на Вселената. Коперник изложил нова теория, наречена хелиоцентрична система. Теорията на Коперник, че Слънцето е центърът на Вселената, била най-радикалното научно откритие от първата половина на 16^-ти век и често се смята за отправна точка на цялата съвременна наука. Откритието на Коперник довело до пълно преосмисляне на познанието за света, изградено върху убеждението, че Земята е центърът на Вселената. Сега трябвало да се приеме, че Земята не е нищо повече от една планета сред другите.

В хелиоцентричната система Слънцето е в центъра, а планетите се движат по орбити около него. По онова време това било изключително трудно за приемане, защото изглеждало в противоречие с привидно очевидното схващане, че Земята трябва да е центърът на всичко.

Коперник включил ръкописи, описващи теорията му, в труда си, озаглавен „De revolutionibus orbium coelestium libri vi“ („Шест книги за въртенето на небесните сфери“), но те не били публикувани години наред — чак до 1543 г., годината на смъртта му.
В началото той имал само неколцина верни последователи. Джордано Бруно (1548 – 1600) бил италиански философ и поет. Той бил и пламенен поддръжник на теорията на Коперник. Бил осъден за ерес и свободомислие от Инквизицията, лежал 8 години в затвора и накрая бил изгорен на клада заради убежденията си.
Постепенно, един след друг, учените започнали да приемат тази нова система. Минали обаче 100 години след смъртта на Коперник, преди теорията да бъде напълно приета. Оттогава насам теорията му, разбира се, е доказана. Галилей и Кеплер били сред първите учени, намерили доказателства в подкрепа на хелиоцентричната система.

Кеплер открил математическото описание на движението на планетите около Слънцето. Така наречените закони на Кеплер били намерени чрез подробно изследване на астрономическите наблюдения на планетите, извършени и записани от Тихо Брахе. Тези закони описват наблюденията точно на математически език.

Те могат да бъдат формулирани така:

1. Орбитите на планетите са елипси, като Слънцето се намира в един от фокусите на елипсата.
2. Правата, свързваща планетата със Слънцето, описва равни площи за равни времена, докато планетата се движи по елипсата.
3. Квадратът на периода на обикаляне на една планета около Слънцето е пропорционален на куба на голямата полуос на нейната елиптична орбита.

Фигурата илюстрира законите на Кеплер, показвайки, че орбитата на една планета е елипса и че планетата описва равни площи за равни времена (оранжевите области). Показани са също голямата и малката ос и фокусите на елипсата, както и точката от орбитата, най-близка до Слънцето (перихелий) и най-отдалечена от Слънцето (афелий).

Извънслънчевите планети са планети, които обикалят около други звезди. Астрономите стават все по-умели в откриването им и към януари 2017 г. са потвърдени около 3447. Това доказва, че е доста обичайно звездите да бъдат придружавани от планети. Вече попаднахме на няколко, които биха могли да имат свойства, подобни на земните. Ако открием планета с размер, температурни условия и атмосфера, подобни на земните, би било възможно тази планета да подслонява извънземен живот.

Планетите не излъчват собствена светлина и тъкмо това ги прави толкова трудни за забелязване. Освен това извънслънчевите планети са толкова далеч, че са почти невъзможни за наблюдение, дори ако знаехме точно къде да гледаме. За да преодолеят това, астрономите са измислили хитроумни начини да наблюдават планетите косвено, чрез родителската звезда.

Например, ако измервате светлината от една звезда и откриете, че тя отслабва през равни интервали, това може да се дължи на планета, която минава пред нея. Този метод обаче работи само ако орбитата на планетата минава през зрителната линия на Земята, което в много случаи не се случва. Планети могат да бъдат открити и по гравитационното им въздействие. Гравитационното въздействие на звездата принуждава планетите да обикалят около нея, но гравитацията действа и в двете посоки и гравитационното въздействие на планетата също притегля звездата. Това не е толкова очевидно, защото звездите са много по-големи и следователно имат много по-голяма гравитационна сила, но ако положението на една звезда се измери достатъчно точно, може да се забележи как тя „се олюлява“ на небето, докато планетата я притегля. Методите, които астрономите използват, са най-ефективни, когато планетите са големи, поради което повечето от планетите, открити досега, са големи газови планети като Юпитер. С все по-усъвършенствани методи обаче астрономите вече откриха няколко десетки такива планети, които са подобни на Земята и се намират в обитаемата зона на своите звезди.

Не всички планети имат луни. Меркурий и Венера, например, пътуват сами около Слънцето. Някои планети обаче имат много. Юпитер има над 60 луни. Нашата планета има само една луна и това е единственото място извън Земята, което човечеството е посетило. Астрономите смятат, че обект с приблизително размерите на Марс се е сблъскал със Земята и Луната се е образувала от отломките.

Тази фотокомпозиция показва Юпитер с Червеното петно — гигантска сложна буря, около три пъти по-голяма от Земята, с ветрове до 450 km/h. В дясната част на изображението са Галилеевите луни (Йо, Европа, Ганимед и Калисто — отгоре надолу). Разбира се, в действителност Юпитер и луните са много по-отдалечени, отколкото е показано тук.

Нийл Армстронг става първият човек на Луната на 21 юли 1969 г., което е впечатляващо постижение, като се има предвид, че Луната е на средно 384 400 km от нас. Луната е бомбардирана от постоянен дъжд от метеороиди, астероиди и комети, както и повечето планети. Докато на Земята падащите космически тела обикновено изгарят в атмосферата, Луната е покрита с кратери, защото няма атмосфера.

Издълбаната от удари Луна оказва голямо въздействие върху Земята. Тя не само управлява приливите и отливите, но и стабилизира Земята и намалява люлеенето ѝ около оста. Без Луната като наша котва климатът ни би бил изключително нестабилен и това би намалило способността на Земята да поддържа живот.

Защо Йо, Европа, Ганимед и Калисто са известни като „Галилееви луни“?

Галилео Галилей (1594 – 1642) е италиански физик, математик, астроном и философ, смятан за изключително важна фигура на Научната революция. Често го наричат „бащата на съвременната наука“, тъй като той пръв прилага „експерименталния научен метод“. Сред многобройните му постижения е и построяването на първия телескоп. С този телескоп той наблюдава най-ярката „звезда“ на небето и открива 4 малки „звезди“, обикалящи около нея, невидими с просто око. Скоро осъзнава, че тези ярки обекти изобщо не са звезди. Всъщност той наблюдава Юпитер и е открил четирите му най-големи луни. Нарича ги Ганимед, Йо, Калисто и Европа, но заедно те са известни като „Галилеевите луни“ на Юпитер.

Въпреки този огромен принос към науката, Римокатолическата църква не одобрява работата на Галилей. През 1633 г. Инквизицията го осъжда за ерес. Принуждават го публично да се отрече от подкрепата си за Коперник и хелиоцентричната система и го осъждат на доживотен затвор. Заради напредналата му възраст и лошото му здраве присъдата е променена на следващия ден, за да може да я изтърпи под домашен арест.

Европа е най-малката, но и най-интересната луна на Юпитер, защото се смята за кандидат за подслоняване на извънземен живот. Тя е приблизително една четвърт от размера на Земята. Покрита е с ледена кора, под която се намира най-големият океан в цялата Слънчева система. Изчислено е, че този океан може да е дълбок до 20 km (на Земята най-дълбоката точка във всички океани е само около 11 km).

Макар средната температура на повърхността на Европа да е -160°c, вулкани, създаващи горещи хидротермални извори по дъното на океана на Европа, биха могли да образуват убежища за живот. Необходимата енергия за тези вулкани се осигурява или от естествено радиоактивно разпадане (както на Земята) в скалистата вътрешност на Европа, или от приливни ефекти, причинени от близкия Юпитер.

Тази снимка, направена от мисията Galileo, показва ледената повърхност на Европа (Източник: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Наистина ли в океана на Европа плуват мънички водорасли (или гигантски калмари!)? Все още не знаем. Отговорът зависи от неизвестните механизми на самия произход на живота, както и от условията на Европа. Космическа мисия до луната на Юпитер би могла да даде допълнителни улики. Например космически апарат, кацнал върху ледената повърхност на Европа, би могъл да търси органични молекули, произведени от живот в океана. Ледът на Европа е твърде дебел за пробиване, но геоложки процеси може да пренасят компоненти от океана към повърхността, където те биха могли да бъдат открити от космическа сонда.

Европа не само притежава онова, което изглежда като течна вода, но има и тънка кислородна атмосфера. Въпреки водата и кислорода обаче животът на Европа пак би бил изключително труден. Повърхността получава около 5400 mSv (единицата за доза лъчение, сиверт, е дефинирана в главата Ползи и рискове) лъчение, излъчвано от Юпитер — смъртоносна доза за човека. Би се наложило да се живее под повърхността, където е по-топло. Но там пък е и много по-слабата гравитация, още една опасност за човешкото здраве.

Често има голямо объркване около терминологията, когато става дума за по-малките обекти, които от време на време прорязват небето ни. Ето затова няколко определения:

Метеороидите са малки скали в Слънчевата система с размери под 10 m. Ако достигнат атмосферата ни, те често изгарят заради топлината, породена от триенето. Това образува пламтяща следа в небето. Тази следа се нарича метеор, но вероятно я познавате като „падаща звезда“. Ако обаче метеороидът не изгори напълно и оцелее при удара със Земята, останалото парче скала се нарича метеорит. Метеорити могат да бъдат намерени по цялата планета, но особено в Антарктида, тъй като метеоритите се забелязват лесно върху леда и студът ги предпазва от геоложки промени.

Астероидите са по-големи. Размерите им могат да достигат много километри. Повечето от тях се намират в главния астероиден пояс, който обикаля около Слънцето между Марс и Юпитер.

Кометите са с дължина между 1 km и 20 km и са изградени главно от лед и прах. Затова понякога ги наричат „мръсни снежни топки“. Те имат изключително елиптични орбити и поради това прекарват по-голямата част от времето си далеч навън в Слънчевата система, отвъд Плутон. Когато обаче се доближат до Слънцето, се нагряват, ледът се топи и се изпарява, оставяйки след себе си опашка от газ. Често при една комета се виждат две опашки. Едната е от прах и показва посоката на движението ѝ, а другата винаги сочи в посока, обратна на Слънцето, тъй като е от газ, който се отнася от повърхността на кометата от слънчевия вятър.

Горната снимка показва метеорит, наречен EETA 79001, намерен в леда на Антарктида. Много вероятно е той да произхожда от Марс. Показаният куб е със страна 1 cm. (Източник: LPI/NASA). Средното изображение показва част от астероида Матилда, с размери около 59 на 47 km. Повърхността му е осеяна с много големи кратери (Източник: JHU/APL/NASA). Третата снимка е на кометата Уест. Тънката синя опашка е от газове, а широката бяла опашка е от микроскопични прахови частици (Източник: John Laborde).

Тези малки скалисти или ледени обекти се сблъскват с други тела в Слънчевата система доста редовно. Вероятно бихте се убедили в това, ако погледнете снимка на всички кратери на Луната или на планетата Меркурий. За щастие ние имаме нещо, което те нямат. Земята има атмосфера.

Обикновено обектите, които се сблъскват със Земята, са малки. Докато преминават през атмосферата, триенето, което създават, поражда много топлина и обектът изгаря и се разпада. Понякога малък фрагмент може да премине, но той най-вероятно ще удари земята или океаните, без да нарани никого.

Много рядко обаче голям астероид или комета удря планетата и атмосферата не може да ни защити. Например се смята, че преди 56 милиона години астероид с диаметър около 10 km е ударил Земята в Централна Америка, предизвиквайки земетресения, огромни пожари и гигантски цунами. Ударът е изхвърлил пепел и отломки във въздуха, които са закривали слънцето месеци наред, понижавайки глобалните температури до нива под нулата. Смята се, че над две трети от видовете на Земята са били унищожени от това събитие, включително динозаврите. Макар че учените знаят със сигурност, че този астероид се е сблъскал със Земята, има и доказателства, че той може да е бил само една от многото причини за изчезването на динозаврите. Вкаменелостите показват, че броят на динозаврите вече е намалявал значително преди удара и че астероидът може би просто ги е довършил.

А какво ще кажем за нас? Какво би станало, ако астероид удари Земята днес?

Това би зависело най-вече от големината му. Ако беше с размерите на къща, той би могъл да срине бетонни сгради на около километър от точката на удара. Астероид с диаметър една миля обаче би причинил много по-големи щети — като онзи, който вероятно е унищожил динозаврите. Но колкото и страшно да звучи всичко това, вероятността за сблъсък с астероид от такъв мащаб е много малка — може би един голям астероид на всеки 100 милиона години.

Обикновено звездите не се срещат съвсем сами. Галактиката е сбор от огромен брой звезди, които всички са гравитационно свързани помежду си. Броят на галактиките е неизброим. Някои се наричат галактики джуджета и съдържат около десет милиона звезди — 500 пъти по-малки от нашата галактика. Други са невъобразимо големи, 20 пъти по-големи от нашата галактика и съдържащи буквално трилиони звезди.

Въпреки този огромен диапазон повечето галактики се оформят в сходни модели, така че галактиките могат да бъдат класифицирани сравнително лесно. Най-използваната класификационна схема е създадена от американския астроном Едуин Хъбъл през 1936 г. Хъбъл откроява три основни типа галактики според видимия им облик.

Елиптичните са галактики с приблизително елиптична форма, които обикновено се състоят от по-стари звезди с малка маса и в които се образуват много малко нови звезди.

Спиралните галактики са много по-разпространени от елиптичните. Те се състоят от сравнително плосък въртящ се диск от звезди, които обикновено образуват спирални структури, и от централно струпване на звезди, наречено балдж. Ръкавите обикновено съдържат по-млади, по-горещи звезди с висока скорост на звездообразуване, докато централният балдж съдържа малко по-стари звезди. Много от тези галактики имат централна звездна греда в центъра си

Лещовидните галактики са някъде по средата. Обикновено имат дискове като спиралните галактики, но много по-слабо изразени, и в тях се раждат по-малко нови звезди. Сякаш материалът в диска просто е бил изразходван и е останал само прах. Те обикновено имат и много по-големи балджове и съдържат много по-стари звезди, също като елиптичните галактики.

Хъбъл откроява и четвърта категория — неправилните. Това са галактики, които не се вписват в другите категории, тъй като нямат ясно определена форма. Смята се, че това са галактики, които някога са имали определена форма, но са били деформирани от гравитацията на друг голям обект.

Ние се намираме в галактика, наречена Млечният път. Това е спирална галактика, съдържаща приблизително 200 - 400 милиарда звезди, която се простира на 100 000 светлинни години. Нашето Слънце е само една такава звезда в Млечния път. Слънцето ни е само една от звездите в нашата галактика, разположена на около две трети от разстоянието от центъра, в един от спиралните ръкави.

Когато астрономите откриват това, хелиоцентричната система трябва да бъде преработена. Слънцето очевидно вече не е центърът на Вселената. Смятало се е, че Млечният път е цялата ни Вселена, докато Едуин Хъбъл не открива още хиляди галактики.

Рисунка на Млечния път, показваща спиралната му форма и приблизителното местоположение на нашето Слънце (Източник: HEASARC/NASA)

Изразът „Млечен път“ има две значения. От една страна това е името на нашата родна галактика, както беше описано по-горе. От друга страна това е бледата ивица, която се вижда в нощното небе. В гръцката митология Млечният път се е получил от млякото, разлято от Хера, докато кърмела Херакъл.

Почти всички звезди, които се виждат в небето нощем с просто око, принадлежат на нашата галактика. Бледата ивица, наречена Млечен път, се появява, защото гледаме към центъра на нашата галактика, към балджа. По-високата концентрация на звезди прави тази област толкова по-ярка.

Млечният път и няколко познати съзвездия (Източник: Fred Bruenjes)

Пространството между звездите не е празно. В него се откриват огромни облаци от прах и газ. Това се нарича междузвездна среда, тоест веществото между звездите.

Междузвездната среда е изключително разредена по земните представи: дори в най-плътните си части тя е по-празна от най-добрия вакуум, който можем да създадем на Земята. Въпреки това общата маса на междузвездната среда възлиза на около 10 пъти масата на всички звезди в Млечния път — просто защото пространството между звездите е толкова необятно.

На 25 август 2012 г. „Вояджър 1“ достига междузвездната среда и става първият създаден от човека обект, който го прави. „Вояджър 1“ ще изследва междузвездната плазма и прах до края на мисията си през 2025 г.

Снимката показва огромен междузвезден облак от газ и прах в мъглявината Трифид (Източник: Arizona State University)

Както и звездите, галактиките също могат да бъдат гравитационно свързани помежду си. Ако са по-малко от 50 галактики, се казва, че галактиките са част от група галактики. Нашата галактика, Млечният път, е част от Местната група, която съдържа над 30 галактики. Най-голямата галактика в групата (ние сме втори) е Андромеда, която е достатъчно голяма, за да се вижда с просто око като размазано петно в северното небе.

Андромеда е доста подобна на нашата галактика — със същата спирална форма — но има много повече звезди. Изчислено е, че съдържа около един трилион звезди. Скорошни изследвания подсказват, че Андромеда е възникнала от сблъсъка на 2 по-малки галактики преди милиарди години, което вероятно ще се случи отново, тъй като Млечният път и Андромеда се движат една към друга със скорост 500 000 km/h. Смята се, че ще се сблъскаме след около 4.5 милиарда години.

Не всички галактики в групата са като нашата. Две от много по-малките галактики са галактики спътници, обикалящи около Млечния път, и са известни като Големия и Малкия Магеланов облак.

Ако повече от 50 галактики са групирани заедно, те образуват така наречения куп от галактики. Куповете могат да съдържат хиляди галактики, които се движат заедно. Понякога купове могат да се обединят и да образуват свръхкупове. Свръхкуповете са толкова големи, че вече не са гравитационно свързани. Те могат да образуват огромни „стени“ от галактики, простиращи се на стотици милиони светлинни години. Една от тези забележителни стени се нарича Великата стена или Стената в Косите на Вероника. Размерът ѝ е 300 милиона на 500 милиона светлинни години, с дебелина 15 милиона светлинни години.

В астрономията необходимите мащаби са често изключително големи и затова понякога са нужни нови единици. Светлинната година показва колко далеч може да пропътува светлината за една година:

1 светлинна година (ly) = 9.461 x 10¹⁵ m

Друга единица е парсекът:

1 парсек (pc) = 3.26 светлинни години (ly)

За много големи разстояния обичайно се използват килопарсек и мегапарсек:

1 килопарсек (kpc) = 1 000 pc

1 мегапарсек (Mpc) = 1 000 000 pc

Може да срещнете и астрономически единици (AU). 1 AU е средното разстояние между Земята и Слънцето:

1 AU = 149.6 x 10⁹ m
1 AU = 4.8481 x 10^-6 pc
1 AU = 15.813 x 10^-6 ly

Космосът е огромен и пълен с удивителни обекти, които са просто твърде далеч, за да стигнем до тях. В резултат на това по-голямата част от онова, което знаем за Вселената, идва от измерването на излъчването на обектите, например фотони или рентгенови лъчи.

Чрез тези излъчвания можем, наред с другото, да изчислим големината на гравитационната сила, която създава съответният обект. През 1930-те години астрономът Фриц Цвики открива, че купът галактики в Косите на Вероника има привидно „липсваща маса“. Купът притежаваше далеч по-силна гравитация, отколкото можеше да се обясни. Можем да видим звездите с оптични телескопи и можем да видим горещия газ в купа с рентгенови телескопи и така да изчислим масата им. Гравитационните ефекти на купа обаче бяха далеч по-големи от очакваното, което подсказва, че има повече маса — маса, която не можем да видим или да открием. Точно това започва да се нарича „тъмна материя“.

Оттогава насам тъмната материя е обект на обширни изследвания. Оказва се, че обикновената материя — атомите, от които са изградени Земята, планетите, звездите и междузвездната среда — може да обясни само 4% от масата на Вселената. Останалото е необяснено.

Тъй като не можем да открием самата тъмна материя, я откриваме косвено чрез движението на звездите в галактиките и на галактиките и праха в куповете. Не знаем от какво е изградена тъмната материя, но има много теории и експерименти, които се опитват да разберат това. Например някои учени смятат, че тъмната материя се състои от черни дупки, създадени при Големия взрив, или от кафяви джуджета — малки студени звезди, които са твърде малки, за да изгарят водород в хелий. Най-широко приетата теория обаче е, че тъмната материя е изградена от още неоткрити елементарни частици, наречени WIMP (Weakly Interacting Massive Particles — слабо взаимодействащи масивни частици). Един от експериментите, замислени да търсят WIMP, се нарича DRIFT и се намира на 1100 m под земята в мината Boulby в Северен Йоркшър, Великобритания.