Aurinkomme virallinen nimi on Sol, minkä vuoksi tähtijärjestelmäämme kutsutaan Aurinkokunnaksi. Aurinko on se energianlähde, joka ylläpitää kaikkea elämää Maapallolla – ilman sitä emme olisi olemassa. Tähtenä aurinko on kuitenkin varsin tavallinen. Tähtien massat vaihtelevat 0,08-kertaisesta 80-kertaiseen Solin massaan.

Auringon säde on 697 000 km (vertaa Maan säde 6 378 km) ja se muodostaa noin 99,8 % koko Aurinkokuntamme massasta.
Auringon ytimessä lämpötila on jopa 15 600 000 °C (yli 15 miljoonaa astetta), mutta viileämpäänkin pintaankin on 5 800 °C. Nämä lämpötilat syntyvät ydinprosesseissa. Joka sekunti noin 6 miljardia tonnia vetyä kulutetaan Auringon ytimessä ja fuusioidaan heliumiksi tässä valtavassa tähtiytimessä. Tämä tuottaa valtaisan määrän energiaa: 386 miljardia miljardia megawattia (3,86×10²⁶ W). Palaamme ydinprosesseihin tarkemmin myöhemmin.

Tässä tyypillinen kuva Auringosta. Auringon pinnalla näkyvät tummat auringonpilkut ovat viileämpiä alueita, joiden lämpötila on noin 3 800 °C. Auringonpilkku voi olla 2–3 kertaa Maan halkaisijan kokoinen (lähde: Royal Swedish Academy of Science).

Auringonpilkut syntyvät, kun Auringon voimakas magneettikenttä "kuohuttaa" Auringon pintaa, mutta täsmälleen miten tämä tapahtuu, ei vielä tunneta täysin – se on laaja tutkimusalue tähtitieteilijöille.

Aurinkokunta koostuu Auringosta keskipisteenä ja 8 planeetasta, jotka kiertävät sitä elliptisillä radoilla. Aurinko on paljon suurempi kuin planeetat. Planeettojen yhteinen massa on alle 0,15 % Aurinkokunnan massasta. Planeetat näkyvät vain, koska Auringon valo heijastuu niiden pinnasta. Ne eivät itse säteile valoa.
Aurinkokunnassa on myös monia pienempiä kappaleita, kuten kuita, asteroideja ja komeettoja. Maa on kolmas planeetta Auringosta. Muut planeetat on nimetty kreikkalaisten ja roomalaisten jumalten mukaan. Ne ovat (Auringosta poispäin mentäessä)

Merkurius, nimetty roomalaisen kaupan, matkailun ja varastamisen jumalan mukaan.
Venus, nimetty roomalaisen rakkauden jumalattaren mukaan, koska se loistaa niin kirkkaana taivaalla.
Maa, nimetty kirjaimellisesti sen sisältämän maan tai mullan mukaan. Tunnetaan myös latinalaisella nimellä Terra.
Mars, nimetty roomalaisen sodan jumalan mukaan sen vihaisenpunaisen värin takia.
Jupiter, nimetty roomalaisen jumalan mukaan. Se on Aurinkokunnan suurin planeetta.
Saturnus, nimetty roomalaisen maanviljelyksen jumalan mukaan. Tunnetaan kauniista renkaistaan.
Uranus, nimetty kreikkalaisen taivaan jumalan mukaan. Se oli ensimmäinen planeetta, joka löydettiin teleskoopin avulla, ja
Neptunus, roomalaisen meren jumalan mukaan. Kutsutaan myös "siniseksi jättiläiseksi". Sillä on 6 rengasta.

Plutoa pidettiin planeettana vuoteen 2006 saakka, jolloin se luokiteltiin kääpiöplaneetaksi. Planetaksi luokitteluun tarvitaan kolme kriteeriä: kappaleen on kierrettävä tähteään, sillä on oltava riittävästi gravitaatiota ollakseen pallomainen ja riittävästi massaa tyhjentääkseen ratansa ympäristön. Pluto ei täyttänyt kolmatta kriteeriä.

Tässä näkyy fotokomposiitti Auringosta ja planeetoista, joka havainnollistaa niiden eri kokoja.
Vasemmalta oikealle: Auringon pinta, Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter ja sen kuu, Saturnus renkaineen, Uranus ja Neptunus. Planeettojen koot ovat oikeassa suhteessa, mutta planeettojen väliset etäisyydet eivät! (Lähde: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Merkurius, Venus, Maa ja Mars ovat kaikki kivisiä planeettoja. Tästä yhteisestä piirteestä huolimatta ne eroavat toisistaan valtavasti! Merkuriuksella ei ole ilmakehää, joten se muistuttaa paljon Kuuta – kraattereiden peittämä. Venus on toisena Auringosta ja kuumin planeetta – sen pintalämpötila on päivällä ja yöllä keskimäärin 464 °C. Aurinkokunnan korkein vuori on Olympus Mons Marsilla, noin kolme kertaa Maan korkeimman Mount Everestin korkeus.
Toisaalta Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus ovat kaasumaisia jättiläisiä. Jupiter on ylivoimaisesti Aurinkokunnan suurin planeetta – sen massa on suurempi kuin kaikkien muiden planeettojen yhteensä. Se on 300 kertaa Maata massiivisempi ja sillä on yli 60 kuuta. Saturnuksella on 9 planetaaririengasta.

Maata eniten muistuttava planeetta on Mars. On todisteita siitä, että vedessä on ollut Marsin pinnalla muinoin. Rantaviivoja, jokiuomia ja saaria muistuttavat piirteet viittaavat siihen, että planeetalla on kerran ollut suuria jokia. Ratkaisematon ongelma on, minne tämä vesi on kadonnut. Mahdollisen veden olemassaolon vuoksi – ainakin kaukaisessa menneisyydessä – Marsia pidetään ehdokkaana elämän isännöimiseen tai isännöineen elämää Maan ulkopuolella. ExoMars oli Euroopan johtama robottitehtävä Marsille, jonka kehittivät ESA (European Space Agency) ja Roscosmos. Se laukaistiin 2016, ja siinä on useita erilaisia instrumentteja. Trace Gas Orbiter (TGO) kiertää Marsia etsien metaania, joka voisi kertoa onko planeetalla tai oliko siellä elämää. Kuusipyöräinen pitkälle autonominen mönkijä, jossa on kamera pinnan kuvaamiseen ja 2 metrin poranterä maanäytteiden keräämistä varten, törmäsi valitettavasti laskeutuessaan.

Muinaisilla sivilisaatioilla oli jonkinlainen malli Universumista, jossa Maa oli levossa juuri sen keskipisteessä. Egyptiläiset näkivät taivaan jumalatar Nutin ruumiina, hindulaiset näkivät taivaan lepäämässä valtavan elefantin syöksyhampailla, babylonialaiset näkivät taivaan valtavan lasikellon sisäpintana ja arabialaiset näkivät taivaan valtavana telttana.

Ptolemaios (n. 100–170 jKr), egyptissä asunut roomalainen kansalainen, oli tähtitieteilijä, matemaatikko ja maantieteilijä. Hän keräsi ja koodasi suuren määrän tähtitieteellistä tietoa ja laati mallin planeettojen sijaintien kuvaamiseen, jonka hän tiivisti teokseensa "Suuri matemaattinen koostumus".

Hänen malliaan kutsutaan geosentriseksi järjestelmäksi. Tässä järjestelmässä uskottiin, että Maa oli Universumin keskus ja Kuu, planeetat ja tähdet kiersivät sitä samansuuntaisilla palloilla. Universumi oli äärellinen pallo, ja sen ulkopuolella ei ollut mitään. Tätä mallia hyväksyttiin laajalti yli 1 300 vuoden ajan.

Hänen teoriansa keskeisimmät väitteet ovat seuraavat:

1. Maa on paikallaan järjestelmän keskipisteessä.
2. Auringolla ja Kuulla on ympyräliikkeet. Maa on näiden liikkeiden keskipiste.
3. Jokainen muu planeetta liikkuu ympyrässä, jonka keskipiste kiertää Maata.

Muinoin ajatus siitä, että Maa oli kaiken keskus, oli syvästi juurtunut kaikkien mieliin ja ihmisiä oli vaikea saada uskomaan mitään muuta. Joitakin radikaaleja ajattelijoita oli kuitenkin jo 3. vuosisadalla eKr., jotka ajattelivat toisin. Aristarkhos Samoslainen (n. 310–230 eKr.) uskoi, että Aurinko oli tosiasiassa Universumin todellinen keskus. Tuolloin hänen teoriansa ei hyväksytty, ja vasta yli tuhat vuotta myöhemmin ihmiset alkoivat harkita sitä.

Puolalainen tähtitieteilijä Nikolaus Kopernikus (1473–1543) ei myöskään uskonut Universumin geosentriseen malliin. Kopernikus kehitti uuden teorian nimeltä heliosentrinen järjestelmä. Kopernikusen teoria, jonka mukaan Aurinko on Universumin keskus, oli 1500-luvun alkupuoliskon radikaalein tieteellinen löytö ja sitä pidetään usein kaiken nykyaikaisen tieteen lähtöpisteenä. Kopernikusen löytö johti täydelliseen tiedon uudelleenmuokkaukseen maailmasta, joka oli rakennettu uskomukselle, että Maa oli Universumin keskus. Nyt oli hyväksyttävä, että Maa ei ollut muuta kuin yksi planeetta muiden joukossa.

Heliosentrisessä järjestelmässä Aurinko on keskipisteessä ja planeetat liikkuvat radoilla Auringon ympärillä. Tämä oli äärimmäisen vaikea hyväksyä aikoinaan, koska se näytti olevan vastoin uskottavaa näkemystä siitä, että Maan on oltava kaiken keskus.

Kopernikus sisällytti teoriaansa kuvaavat käsikirjoitukset teoksiinsa nimeltä "De revolutionibus orbium coelestium libri vi" ("Kuusi kirjaa taivaankappaleiden vallankumouksista") mutta niitä ei julkaistu vuosiin, vasta 1543, kuolinvuotenaan.
Aluksi hänellä oli vain muutama uskollinen kannattaja. Giordano Bruno (1548–1600) oli italialainen filosofi ja runoilija. Hän oli myös intohimoinen Kopernikusen teorian tukija. Inkvisitio tuomitsi hänet harhaoppisuudesta ja vapaa-ajattelusta, hänet vangittiin 8 vuodeksi ja lopulta poltettiin roviolla uskomustensa vuoksi.
Vähitellen yksi toisensa jälkeen tiedemiehet alkoivat omaksua tämän uuden järjestelmän. Kuitenkin vasta 100 vuotta Kopernikusen kuoleman jälkeen teoria hyväksyttiin täysin. Siitä lähtien hänen teoriansa on tietenkin todistettu oikeaksi. Galilei ja Kepler olivat kaksi ensimmäistä tutkijaa, jotka löysivät todisteita heliosentrisen järjestelmän tueksi.

Kepler löysi planeettojen liikkeen matemaattisen kuvauksen Auringon ympärillä. Niin sanotut Keplerin lait löytyivät yksityiskohtaisesta tutkimuksesta Tycho Brahen tekemistä ja kirjaamista tähtitieteellisistä havainnoista planeetoista. Nämä lait kuvaavat tarkasti planeettoja matemaattisella kielellä.

Ne voidaan muotoilla seuraavasti:

1. Planeettojen radat ovat ellipsejä, joiden toisessa polttopisteessä on Aurinko.
2. Planeetan ja Auringon yhdistävä viiva pyyhkii yhtä suuria alueita yhtä pitkissä ajoissa, kun planeetta kiertää ellipsiä.
3. Planeetan kiertoajan neliö Auringon ympärillä on verrannollinen sen elliptisen radan pitkän akselin puolikkaan kuutioon.

Kuva havainnollistaa Keplerin lakeja osoittaen, että planeetan rata on ellipsi ja planeetta pyyhkii yhtä suuria alueita yhtä pitkissä ajoissa (oranssinväriset alueet). Kuvassa näkyvät myös ellipsin iso ja pieni akseli ja polttopisteet sekä Auringosta lähin piste radalla (periheli) ja kauimmaisin piste (afeli).

Eksoplaneetat ovat planeettoja, jotka kiertävät muita tähtiä. Tähtitieteilijät löytävät niitä yhä taitavammin, ja tammikuuhun 2017 mennessä noin 3 447 oli vahvistettu. Se osoittaa, että tähtien seurassa planeetat ovat aika yleisiä. Olemme jo törmänneet useisiin, joilla voisi olla samankaltaisia ominaisuuksia kuin Maalla. Jos löydettäisiin planeetta, jolla on samanlaiset koko, lämpötilaolot ja ilmakehä kuin Maalla, voisi olla mahdollista, että planeetalla on avaruusolioita.

Planeetat eivät tuota omaa valoaan, mikä tekee niistä niin vaikea havaita. Lisäksi eksoplaneetat ovat kaukana, joten ne on lähes mahdotonta nähdä, vaikka tietäisimme täsmälleen mistä etsiä. Tätä varten tähtitieteilijät ovat kehittäneet älykkäitä tapoja nähdä planeetat epäsuorasti emätähden avulla.

Jos esimerkiksi mittaa tähden valoa ja huomaa, että se himmenee säännöllisesti, se voi johtua planeetasta, joka kulkee sen editse. Tämä menetelmä toimii kuitenkin vain, jos planeetan rata vie sen Maan näkölinjan läpi, mikä ei monissa tapauksissa tapahdu. Planeetat voidaan löytää myös niiden gravitaatiovaikutusten avulla. Tähden gravitaatiovoima pakottaa planeetat kiertämään sitä, mutta painovoima toimii molempiin suuntiin, ja planeetan gravitaatiovaikutus vetää myös tähteä. Se ei ole niin ilmeistä, koska tähdet ovat paljon suurempia ja niillä on siten paljon suurempi painovoima, mutta jos mitataan tähden sijaintia riittävän tarkasti, voidaan nähdä sen "huojuvan" taivaalla, kun planeetta vetää sitä. Tähtitieteilijöiden käyttämät menetelmät ovat tehokkaimpia suurten planeettojen kohdalla, minkä vuoksi suurin osa löydetyistä planeetoista on suuria kaasujättiläisiä kuten Jupiter. Yhä kehittyneempien menetelmien ansiosta tähtitieteilijät ovat kuitenkin löytäneet jo useita kymmeniä maankaltaisia planeettoja tähtensä asumisvyöhykkeellä.

Kaikilla planeetoilla ei ole kuita. Merkurius ja Venus esimerkiksi kiertävät Aurinkoa yksin. Joillakin planeetoilla niitä on runsaasti. Jupiterilla on yli 60 kuuta. Planeetallamme on vain yksi kuu, ja se on ainoa Maan ulkopuolinen paikka, jonka ihminen on vieraillut. Tähtitieteilijöiden mukaan Marsin kokoinen esine törmäsi Maahan ja Kuu syntyi törmäyksessä vapautuneesta roskasta.

Tässä fotokomposiitissa näkyy Jupiter punaisine täplöineen, joka on gigantinen kompleksinen myrsky, noin kolme kertaa Maan kokoinen ja tuulennopeudet jopa 450 km/h. Kuvan oikealla puolella ovat galileiset kuut (Io, Europa, Ganymede ja Callisto – ylhäältä alas). Todellisuudessa Jupiter ja kuut ovat luonnollisesti paljon kauempana toisistaan kuin tässä on esitetty.

Neil Armstrong astui ensimmäisenä ihmisenä Kuuhun 21. heinäkuuta 1969 – vaikuttava saavutus ottaen huomioon, että Kuu on keskimäärin 384 400 km päässä. Kuuhun pommittaa jatkuvasti meteoriitit, asteroidit ja komeetat, kuten useimmille planeetoille. Kun Maalla putoavat avaruusesineet yleensä palavat ilmakehässä, Kuu on kraattereiden peittämä, koska sillä ei ole ilmakehää.

Vaurioituneella Kuulla on suuri vaikutus Maahan. Se ei ainoastaan hallitse vuorovesiä, vaan myös vakauttaa Maata ja vähentää sen akselin heiluntaa. Ilman Kuuta ankkurina ilmastomme olisi äärimmäisen epävakaa, mikä vähentäisi Maan kykyä ylläpitää elämää.

Miksi Io, Europa, Ganymede ja Callisto tunnetaan "galileisina kuina"?

Galileo Galilei (1594–1642) oli italialainen fyysikko, matemaatikko, tähtitieteilijä ja filosofi, jota pidetään tieteellisen vallankumouksen erittäin tärkeänä hahmona. Häntä kutsutaan usein "modernin tieteen isäksi", sillä hän oli ensimmäinen, joka toteutti "kokeellisen tieteellisen menetelmän". Hänen moniin saavutuksiinsa kuuluu ensimmäisen teleskoopin rakentaminen. Tällä teleskoopilla hän tarkkaili taivaalla kirkkainta "tähteä" ja löysi 4 pientä "tähteä", jotka kiersivät sen ympärillä, näkymättöminä paljaalle silmälle. Hän tajusi pian, että nämä kirkkaat esineet eivät olleet tähtiä lainkaan. Hän oli itse asiassa tarkkaillut Jupiteria ja löytänyt sen 4 suurinta kuuta. Hän nimesi kuut Ganymedeksi, Ioksi, Callistoksi ja Europaksi, mutta yhdessä ne tunnetaan Jupiterin "galileisina kuina".

Vaikka hän antoi niin suuren panoksen tieteelle, Rooman katolinen kirkko ei hyväksynyt Galileon työtä. Vuonna 1633 inkvisitio tuomitsi hänet harhaoppisuudesta. He pakottivat hänet julkisesti perumaan tukensa Kopernikuselle ja heliosentriselle järjestelmälle ja tuomitsivat hänet elinkautiseen vankeuteen. Hänen korkean ikänsä ja huonon terveydentilansa vuoksi tuomio muutettiin seuraavana päivänä kotiarestiksi.

Europa on Jupiterin pienin mutta mielenkiintoisin kuu, koska sitä pidetään ehdokkaana avaruusolioiden isännöimiseen. Se on noin neljännes Maan koosta. Se on jääkuoren peittämä, jonka alla on koko Aurinkokuntamme suurin valtameri. Arvioidaan, että tämä valtameri voi olla jopa 20 km syvä (Maalla kaikkien merien syvin piste on vain noin 11 km).

Vaikka Europan pintalämpötila on keskimäärin −160 °C, Europan merenpohjalla olevat tulivuoret voivat luoda kuumia hydrotermilähteitä, jotka voivat tarjota elinmahdollisuuksia. Tarvittava energia näille tulivuorille tulee joko luonnollisesta radioaktiivisesta hajoamisesta (kuten Maalla) Europan kivipitoisessa sisuksessa tai läheisen Jupiterin aiheuttamista vuorovesivaikutuksista.

Tämä Galileo-tehtävän ottama kuva näyttää Europan jäisen pinnan (lähde: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Uivatko Europan valtameressä todella pienet levät (tai jättisepiat!)? Emme vielä tiedä. Vastaus riippuu elämän synnyn tuntemattomista mekanismeista sekä Europan olosuhteista. Tehtävä Jupiterin kuuhun voisi antaa lisää vihjeitä. Esimerkiksi Europan jäiselle pinnalle laskeutuva avaruusalus voisi etsiä mereltä peräisin olevia elämän tuottamia orgaanisia molekyylejä. Europa on liian paksusti jäässä porattavaksi, mutta geologiset prosessit voivat kuljettaa meriveden komponentteja pinnalle, missä avaruusluotain voisi löytää niitä.

Europalla ei ole ainoastaan nestemäistä vettä, sillä on myös ohut happiatmosfääri. Siitä huolimatta eläminen Europalla olisi äärimmäisen vaikeaa. Pinnalla on noin 5 400 mSv (säteilyannoksen yksikkö, Sievert, määritellään luvussa Edut ja riskit) Jupiterin lähettämää säteilyä, joka on tappava annos ihmisille. Täytyisi elää pinnan alla, missä on lämpimämpää. Mutta siellä on myös paljon pienempi painovoima, joka on taas toinen terveysriski ihmisille.

Pienistä kappaleista, jotka aika ajoin lentävät taivaankantemme yli, käytetään usein sekaisin termejä. Tässä muutamia määritelmiä:

Meteoriitit ovat pieniä kiviä Aurinkokunnassamme, joiden halkaisija on alle 10 m. Jos ne saavuttavat ilmakehämme, ne yleensä palavat kitkasta aiheutuvan kuumuuden takia. Tämä muodostaa palavan viivan taivaalle. Tätä rataa kutsutaan meteoriksi, mutta todennäköisesti tunnet sen nimellä "tähdenlento". Jos meteoriitti ei kuitenkaan täysin pala ja selviää törmäyksestä Maahan, jäljelle jäävää kivenpalaista kutsutaan meteoriitiksi. Meteoriitteja löytyy kaikkialta maapallolta, mutta erityisesti Etelämantereelta, koska ne on helppo nähdä jäällä ja kylmyys suojaa niitä geologiselta muuntumiselta.

Asteroidit ovat suurempia. Niiden koko voi olla useita kilometrejä. Suurin osa niistä löytyy pääasteroidivyöhykkeeltä, joka kiertää Aurinkoa Marsin ja Jupiterin välissä.

Komeetat ovat 1–20 km pitkiä ja koostuvat pääasiassa jäästä ja pölystä. Siksi niitä kutsutaan joskus "likaisiksi lumipalloiksi". Niillä on erittäin elliptiset radat, ja siksi ne viettävät suurimman osan ajastaan kaukana Aurinkokunnassa, Pluton takana. Kun ne kuitenkin lähestyvät Aurinkoa, ne lämpenevät ja jää sulaa ja haihtuu jättäen kaasuhäntää jälkeensä. Komeetalla voidaan usein nähdä kaksi häntää. Toinen koostuu pölystä ja näyttää liikesuunnan, toinen osoittaa aina poispäin Auringosta, koska se koostuu kaasusta, jonka aurinkotuuli repii komeetasta.

Ylempi kuva näyttää meteoriiitin, nimeltä EETA 79001, joka löydettiin Etelämantereen jäältä. Se on hyvin todennäköisesti kotoisin Marsista. Kuutiolla on 1 cm sivut. (Lähde: LPI/NASA). Keskimmäinen kuva näyttää osan asteroidi Mathildesta, joka on noin 59 × 47 km. Pinta on täynnä suuria kraattereita (Lähde: JHU/APL/NASA). Kolmas kuva on komeetta Westistä. Ohut sininen häntä koostuu kaasuista ja leveä valkoinen häntä koostuu mikroskooppisista pölyhiukkasista (Lähde: John Laborde).

Nämä pienet kiviset tai jäiset kappaleet törmäävät muihin kappaleisiin Aurinkokunnassa aika säännöllisesti. Voit todennäköisesti kertoa tämän, jos katsot kuvaa kaikista Kuun tai Merkuriuksen kraattereista. Onneksi meillä on jotain, mitä niillä ei ole. Maapallolla on ilmakehä.

Yleensä Maahan törmäävät kappaleet ovat pieniä. Ilmakehässä matkustaessaan ne synnyttävät kitkaa, joka tuottaa paljon lämpöä, ja kappale palaa ja hajoaa. Joskus pieni pala saattaa päästä läpi, mutta se todennäköisesti osuu maahan tai meriin vahingoittamatta ketään.

Hyvin harvoin kuitenkin suuri asteroidi tai komeetta iskeytyy planeettaan, eikä ilmakehä pysty suojelemaan meitä. Esimerkiksi arvioidaan, että 56 miljoonaa vuotta sitten noin 10 km leveä asteroidi osui Maahan Keski-Amerikassa aiheuttaen maanjäristyksiä, valtavia tulipaloja ja jättiläismäisiä tsunameja. Törmäys levitti tuhkaa ja roskaa ilmaan, mikä esti auringonvaloa pääsemästä läpi kuukausiksi, mikä laski maailmanlaajuiset lämpötilat pakkasen puolelle. Arvioidaan, että yli kaksi kolmasosaa Maan lajeista kuoli tässä tapahtumassa, mukaan lukien dinosaurukset. Vaikka tiedemiehet tietävät varmasti, että tämä asteroidi törmäsi Maahan, on myös jonkin verran todisteita siitä, että se on saattanut olla vain yksi monista syistä dinosaurusten sukupuuttoon. Fossiiliasiakirjat osoittavat, että dinosaurusten lukumäärät olivat jo merkittävästi vähenemässä ennen törmäystä, ja ehkä asteroidi vain viimeisteli ne.

Mutta entä me? Mitä tapahtuisi, jos asteroidi osuisi Maahan tänään?

Se riippuisi enimmäkseen siitä, kuinka suuri se olisi. Jos se olisi talon kokoinen, se voisi kaataa betonisia rakennuksia puolen mailien päähän törmäyspisteestä. Meilin levyinen asteroidi aiheuttaisi kuitenkin paljon enemmän tuhoa, kuten se, joka saattoi tuhota dinosaurukset. Mutta niin pelottavalta kuin tämä kaikki saattaa tuntua, mahdollisuus törmätä niin suuren luokan asteroidiin on hyvin pieni – ehkä yksi suuri asteroidi joka 100 miljoonaa vuotta.

Tähdet eivät yleensä esiinny yksinään. Galaksi on valtavan suuren tähtijoukon kokoelma, joka on gravitaatiosidoksissa toisiinsa. Galakseja on lukematon määrä. Joitakin kutsutaan kääpiögalakseiksi, joissa on noin kymmenen miljoonaa tähteä, 500 kertaa pienemmät kuin oma galaksimme. Jotkut ovat käsittämättömän suuria, 20 kertaa suurempia kuin galaksimme ja sisältävät kirjaimellisesti triljoonia tähtiä.

Tästä valtavasta vaihtelusta huolimatta suurin osa galakseista muodostuu samankaltaisiin kuvioihin, joten galaksit voidaan luokitella melko helposti. Yleisimmin käytetyn luokittelujärjestelmän kehitti amerikkalainen tähtitieteilijä Edwin Hubble vuonna 1936. Hubble tunnisti kolme galaksityyppiä niiden ulkonäön perusteella.

Elliptiset galaksit ovat karkeasti elliptisen muotoisia ja koostuvat yleensä vanhoista, pienimassaisista tähdistä, joilla on hyvin pieni määrä uusia tähtiä muodostumassa.

Spiraaliset galaksit ovat paljon yleisempiä kuin elliptiset. Ne koostuvat melko litteästä, pyörivästä tähtilevystä, joka muodostaa yleensä spiraalirakenteita, ja tähtien keskeisestä pitoisuudesta, jota kutsutaan pulttiksi. Haarat ovat yleensä nuorempia, kuumempia tähtiä, joilla on korkea uusien tähtien muodostumisnopeus, kun taas keskeinen pultti pitää hiukan vanhempia tähtiä. Monissa näistä galakseista on keskeinen tähtimainen palkki.

Lentikulaariset galaksit ovat jossain välissä. Ne sisältävät yleensä spiraaligalaksien kaltaisia levyjä, mutta ne ovat paljon vähemmän hyvin määriteltyjä ja uusia tähtiä syntyy vähemmän. Kuin levyn materiaali olisi yksinkertaisesti kulunut loppuun ja jäljellä on vain pölyä. Niillä on yleensä paljon suuremmat pultit, ja ne sisältävät paljon vanhempia tähtiä, enemmän kuin elliptisiä galakseja.

Hubble tunnisti myös neljännen luokan. Epäsäännölliset galaksit. Nämä ovat galakseja, jotka eivät sovi muihin luokkiin, koska niillä ei ole hyvin määriteltyä muotoa. Arvioidaan, että nämä ovat galakseja, joilla oli aikaisemmin määritelty muoto, mutta jonkin toisen suuren kappaleen painovoima on vääristänyt niitä.

Olemme galaksissa nimeltä Linnunrata. Se on spiraaligalaksi, joka sisältää noin 200–400 miljardia tähteä ja ulottuu 100 000 valovuoden yli. Aurinkomme on vain yksi tällainen tähti Linnunradassa. Aurinkomme on yksi galaksimme tähdistä, sijaitsee noin kaksi kolmasosaa keskustasta yhdessä sen spiraaliharoista.

Kun tähtitieteilijät tämän löysivät, heliosentrinen järjestelmä piti mukauttaa. Aurinko ei ilmeisesti enää ole Universumin keskus. Uskottiin, että Linnunrata oli koko Universumimme, kunnes Edwin Hubble löysi tuhansia lisää galakseja.

Piirros Linnunradasta, joka näyttää sen spiraalinmuodon ja Auringomme likimääräisen sijainnin (Lähde: HEASARC/NASA)

Ilmaisulla Linnunrata on kaksi merkitystä. Toisaalta se on kotigalaksimme nimi, kuten edellä on kuvattu. Toisaalta se on himmeä kaista, jonka voi nähdä yötaivaalla. Kreikkalaisessa mytologiassa Linnunrata syntyi maidosta, jonka Hera läikkytti imiessään Heraklesta.

Lähes kaikki tähdet, jotka näet taivaalla öisin paljaalla silmällä, kuuluvat galaksiimme. Linnunradaksi kutsuttu himmeä kaista syntyy, koska katsomme kohti galaksimme keskustaa, kohti pulttia. Suurempi tähtipitoisuus tekee tästä alueesta niin paljon kirkkaamman.

Linnunrata ja muutamia tunnettuja tähdistöjä (Lähde: Fred Bruenjes)

Tähtien välinen avaruus ei ole tyhjää. Siellä löytyy suuria pilvistä koostuvia pölyä ja kaasua. Tätä kutsutaan tähtienväliainekseksi, mikä tarkoittaa ainetta tähtien välillä.

Tähtienväliaine on maanpäällisiin standardeihin verrattuna äärimmäisen harva: tiheimmilläänkin se on tyhjempää kuin paras tyhjiö, jonka voimme tuottaa Maalla. Tähtienväliaineen kokonaismassa on kuitenkin noin 10 kertaa Linnunradan kaikkien tähtien massa, yksinkertaisesti koska tähtien välinen avaruus on niin laaja.

25. elokuuta 2012 Voyager 1 saavutti tähtienväliaineen, siitä tuli ensimmäinen ihmisen tekemä esine, joka teki niin. Voyager 1 tutkii tähtienvälinen plasma ja pölyä tehtävän päättymiseen vuoteen 2025 asti.

Kuva näyttää suuren tähtienvälisen kaasu- ja pölypilven Trifid-utumaassa (Lähde: Arizona State University)

Kuten tähdet, galaksit voivat olla myös gravitaatiosidoksissa toisiinsa. Jos galakseja on alle 50, sanotaan, että galaksit kuuluvat galaksiryhmään. Galaksimme, Linnunrata, kuuluu Paikalliseen ryhmään, joka sisältää yli 30 galaksia. Ryhmän suurin galaksi (olemme toinen) on Andromeda, joka on riittävän suuri nähtäväksi paljaalla silmällä himmeänä laikkuna pohjoisella taivaalla.

Andromeda on hyvin samankaltainen kuin galaksimme – sama spiraalinmuoto – mutta sillä on paljon enemmän tähtiä. Arvioidaan, että sillä on noin yksi triljoona tähteä. Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että Andromeda syntyi 2 pienemmän galaksin törmäyksessä miljardeja vuosia sitten, mikä todennäköisesti tapahtuu uudelleen, kun Linnunrata ja Andromeda liikkuvat toisiaan kohti 500 000 km/h nopeudella. Arvioidaan, että törmäämme noin 4,5 miljardin vuoden kuluttua.

Kaikki ryhmän galaksit eivät ole kuin meidän galaksimme. Kaksi paljon pienempää galaksia on satelliittegalakseja, jotka kiertävät Linnunrataa ja tunnetaan Suurena ja Pienenä Magellanin pilvenä.

Jos galakseja on ryhmittyneenä yli 50, ne ovat niin sanotussa galaksijoukossa. Joukoissa voi olla tuhansia galakseja matkustaen yhdessä. Joskus joukot voivat yhdistyä muodostaen superjoukoja. Superjoukot ovat niin suuria, etteivät ne enää ole gravitaatiosidoksissa. Ne voivat muodostaa valtavia galaksiseinämiä, jotka ulottuvat satoja miljoonia valovuosia. Yksi näistä poikkeuksellisista seinistä kutsutaan Suureksi Seinäksi tai Coma-seinäksi. Sen koko on 300 miljoonaa valovuotta kertaa 500 miljoonaa valovuotta, paksuus 15 miljoonaa valovuotta.

Tähtitiedessä tarvittavat mittakaavat ovat usein erittäin suuria, joten tarvitaan joskus uusia yksiköitä. Valovuosi tarkoittaa, kuinka pitkälle valo voi matkustaa vuodessa:

1 valovuosi (ly) = 9,461 × 10¹⁵ m

Toinen yksikkö on parsek:

1 parsek (pc) = 3,26 valovuotta (ly)

Hyvin suurille etäisyyksille käytetään yleisesti kiloparsekia ja megaparsekia:

1 kiloparsek (kpc) = 1 000 pc

1 Megaparsek (Mpc) = 1 000 000 pc

Saatat myös löytää tähtitieteellisiä yksiköitä (AU). 1 AU on Maan ja Auringon välinen keskietäisyys:

1 AU = 149,6 × 10⁹ m
1 AU = 4,8481 × 10^-6 pc
1 AU = 15,813 × 10^-6 ly

Avaruus on suuri ja täynnä kiehtovia kohteita, jotka ovat liian kaukana päästäksemme niihin. Siksi suurin osa siitä, mitä tiedämme Universumista, perustuu kohteiden lähettämän säteilyn mittaamiseen, kuten fotonit tai röntgensäteet.

Näiden emissioiden avulla voimme laskea kyseisen kohteen tuottaman gravitaatiovoiman suuruuden. 1930-luvulla tähtitieteilijä Fritz Zwicky löysi, että Coma-galaksijoukolla näytti olevan "puuttuvaa massaa". Joukolla oli paljon enemmän gravitaatiota kuin voitiin selittää. Voimme nähdä tähdet optisten kaukoputkien avulla ja näemme joukon sisällä olevan kuuman kaasun röntgenkaukoputkien avulla ja laskea siten niiden massan. Joukon gravitaatiovaikutukset olivat kuitenkin odotettua paljon suuremmat, mikä viittaa siihen, että massaa oli enemmän – massaa, jota emme voi nähdä tai havaita. Tätä alettiin kutsua "pimeäksi aineeksi".

Sen jälkeen on tehty laajamittaisia tutkimuksia pimeästä aineesta. Näyttää siltä, että normaali aine, atomit, joista Maapallomme, planeetat, tähdet ja tähtienväliaine koostuvat, voi selittää vain 4 % Universumin massasta. Loput ovat selittämättömiä.

Koska emme voi havaita pimeää ainetta itsessään, löydämme sen epäsuorasti tähtien liikkeen kautta galakseissa sekä galaksien ja pölyn liikkeen kautta joukoissa. Emme tiedä, mistä pimeä aine koostuu, mutta on monia teorioita ja kokeita, joilla yritetään selvittää se. Esimerkiksi jotkut tiedemiehet uskovat, että pimeä aine on mustia aukkoja, jotka syntyivät alkuräjähdyksessä, tai ruskeita kääpiötähtiä, pieniä kylmiä tähtiä, jotka ovat liian pieniä polttamaan vetyä heliumiksi. Kuitenkin hyväksytyin teoria on, että pimeä aine koostuu vielä löytämättömistä alkeishiukkasista nimeltä WIMP (heikosti vuorovaikuttavat massiviset hiukkaset). Yksi kokeista, joka on suunniteltu WIMPsien etsimiseen, on nimeltä DRIFT ja sijaitsee 1 100 m maan alla Boulbyn kaivoksessa Pohjois-Yorkshiressa, UK.