Το όνομα του ηλιακού συστήματος προέρχεται από το όνομα του άστρου μας, τον Ήλιο. Ο Ήλιος είναι η πηγή ενέργειας που κάνει δυνατή τη ζωή στη Γη και χωρίς αυτόν δεν θα υπήρχαμε. Ωστόσο σε σύγκριση με άλλα αστέρια ο Ήλιος είναι ένα μέτριο άστρο. Μπορούμε να έχουμε άστρα με μάζες με εύρος, από 0.08 μέχρι και 80 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Ο Ήλιος μας έχει ακτίνα 697'000 km (συγκρίνετέ την με την ακτίνα της Γης που είναι 6'378 km) και αποτελεί περίπου το 99.8% ολόκληρης της μάζας του Ηλιακού μας συστήματος.
Στον πυρήνα του Ήλιου, οι θερμοκρασίες μπορούν να φτάσουν μέχρι και τους 15'600'000 °C (πάνω από 15 εκατομμύρια βαθμούς), όμως ακόμα και η πιο ψυχρή επιφάνεια έχει θερμοκρασία 5'800 °C. Αυτές οι θερμοκρασίες παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις. Κάθε δευτερόλεπτο περίπου 6 δισεκατομμύρια τόνοι πυρήνων υδρογόνου καταναλώνονται στην κεντρική περιοχή του Ήλιου και συντήκονται μαζί σε αυτόν τον τεράστιο αστρικό πυρηνικό αντιδραστήρα παράγοντας ήλιο. Αυτό παράγει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας: 386 δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια MW (3.86∙10²⁶ W). Θα δούμε τις πυρηνικές διεργασίες λεπτομερώς αργότερα.

Ορίστε μία τυπική εικόνα του Ήλιου. Οι σκοτεινές κηλίδες που είναι ορατές στην ηλιακή επιφάνεια είναι ψυχρότερες περιοχές με θερμοκρασίες γύρω στους 3'800 °C. Μία ηλιακή κηλίδα μπορεί να είναι μεγάλη όσο 2-3 φορές η διάμετρος της Γης. (Πηγή: Βασιλική Σουηδική Ακαδημία των Επιστημών).

Οι ηλιακές κηλίδες δημιουργούνται καθώς το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του Ήλιου 'αναδεύει' την ηλιακή επιφάνεια, το πώς όμως αυτό συμβαίνει δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητό, και αποτελεί μεγάλη περιοχή έρευνας για τους αστρονόμους.

Το ηλιακό σύστημα αποτελείται από τον Ήλιο στο κέντρο του και 8 πλανήτες που κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από αυτόν. Ο Ήλιος είναι πολύ μεγαλύτερος από τους πλανήτες. Οι ίδιοι οι πλανήτες απαρτίζουν λιγότερο από το 0.15% της μάζας του ηλιακού συστήματος. Οι πλανήτες είναι ορατοί μόνο επειδή το φως από τον Ήλιο αντανακλάται στην επιφάνειά τους.
Δεν εκπέμπουν φως από μόνοι τους. Υπάρχουν επίσης πολλά μικρότερα σώματα όπως δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τους πλανήτες, αστεροειδείς και κομήτες. Η Γη είναι ο τρίτος πλανήτης μακριά από τον Ήλιο. Οι υπόλοιποι πλανήτες παίρνουν το όνομά τους από ελληνικούς και ρωμαϊκούς θεούς και θεές. Αυτοί είναι (με σειρά όπως απομακρυνόμαστε από τον Ήλιο)

Ερμής, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του εμπορίου, των ταξιδιών και της κλοπής.
Αφροδίτη, ονομασμένη όπως η Ελληνίδα θεά της αγάπης και της ομορφιάς καθώς είναι τόσο λαμπερή στον ουρανό
Γη, κυριολεκτικά ονομασμένη όπως η σκόνη ή το χώμα που έχει. Επίσης χρησιμοποιείται και το λατινικό της όνομα, Terra.
Άρης, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του πολέμου εξαιτίας του θυμωμένου κόκκινου χρώματός του.
Δίας, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός πατέρας του δωδεκάθεου. Είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος.
Κρόνος, ονομασμένος όπως ο Τιτάνας πατέρας του Δία, του Ποσειδώνα και του Πλούτωνα. Φημισμένος για τους πανέμορφους δακτυλίους του.
Ουρανός, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του ουρανού. Ήταν ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε με την χρήση τηλεσκοπίου, και
Ποσειδώνας, ονομασμένος όπως ο θεός της θάλασσας. Γνωστός και ως "ο μπλε γίγαντας". Έχει 6 δακτυλίους.

Ο Πλούτωνας θεωρούνταν πλανήτης μέχρι το 2006, οπότε και κατατάχθηκε ως πλανήτης νάνος. Υπάρχουν 3 κριτήρια που χρειάζονται για να χαρακτηριστεί ένα ουράνιο σώμα ως πλανήτης. Το σώμα πρέπει να βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το άστρο του, να έχει αρκετή βαρυτική έλξη, ώστε να είναι σφαιρικό και να έχει αρκετή μάζα, ώστε να καθαρίσει την περιοχή γύρω από την τροχιά του. Ο Πλούτωνας δεν πληρούσε το τρίτο κριτήριο.

Εδώ μπορεί κάποιος να δει μία σύνθετη εικόνα του Ήλιου και των πλανητών που δείχνει τα διάφορα μεγέθη τους.
Από αριστερά προς τα δεξιά: επιφάνεια του Ήλιου, Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας με ορατό ένα φεγγάρι του, Κρόνος με τους δακτυλίους του, Ουρανός και Ποσειδώνας. Τα μεγέθη των πλανητών είναι σε κλίμακα, όχι όμως και οι αποστάσεις μεταξύ τους! (Πηγή: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης είναι όλοι βραχώδεις πλανήτες. Ωστόσο, παρά αυτή τους την ομοιότητα, σε άλλους τομείς αυτοί οι πλανήτες διαφέρουν σημαντικά! Ο Ερμής δεν έχει ατμόσφαιρα και ως αποτέλεσμα μοιάζει πολύ με τη Σελήνη, καλυμμένος με κρατήρες που οφείλονται σε αμέτρητες συγκρούσεις μετεωριτών. Η Αφροδίτη, ο δεύτερος πλανήτης από τον Ήλιο, είναι ο πιο θερμός. Έχει μέση επιφανειακή θερμοκρασία 464 °C, νύχτα και μέρα. Το ψηλότερο όρος στο ηλιακό σύστημα είναι το όρος Όλυμπος στον Άρη. Είναι περίπου τρεις φορές ψηλότερο από το όρος Έβερεστ, το ψηλότερο όρος στη Γη.
Από την άλλη, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας είναι αέριοι γίγαντες. Ο Δίας είναι μακράν ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος, με μάζα μεγαλύτερη από τις μάζες όλων των άλλων πλανητών μαζί. Έχει 300 φορές περισσότερη μάζα από τη Γη και έχει πάνω από 60 δορυφόρους. Ο Κρόνος έχει 9 πλανητικούς δακτυλίους.

Ο πλανήτης που μοιάζει περισσότερο στη Γη είναι ο Άρης. Υπάρχουν στοιχεία ότι υπήρχε νερό στην επιφάνεια του Άρη στο παρελθόν. Χαρακτηριστικά που ομοιάζουν πολύ με ακτογραμμές, κοίτες ποταμών και νησιά υποδεικνύουν ότι μεγάλα ποτάμια έρρεαν κάποτε στον πλανήτη. Είναι ένα άλυτο μυστήριο πού έχει πάει αυτό το νερό. Εξαιτίας της πιθανής ύπαρξης νερού, τουλάχιστον στο μακρινό παρελθόν, ο Άρης υπολογίζεται ως υποψήφιος για την συντήρηση ζωής (ή στο παρελθόν) εκτός από τη Γη μας. Το ExoMars είναι μια ευρωπαϊκά καθοδηγούμενη ρομποτική αποστολή στον Άρη που αναπτύσσεται τώρα από την ESA (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος) και την Roscosmos. Εκτοξεύσεις είναι προγραμματισμένες για το 2016 και το 2018 και θα χρησιμοποιηθούν αρκετά διαφορετικά όργανα. Το Trace Gas Orbiter (TGO) θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Άρη αναζητώντας μεθάνιο, κάτι το οποίο μπορεί να υποδείξει αν υπάρχει ή αν υπήρξε ζωή στον πλανήτη. Θα υπάρχει επίσης ένα εξάτροχο ιδιαίτερα αυτόνομο όχημα με κάμερα για τη λήψη φωτογραφιών από την επιφάνεια και ένα τρυπάνι υπεδάφους 2 μέτρων για τη λήψη δειγμάτων εδάφους.

Στο παρελθόν, οι περισσότεροι αρχαίοι πολιτισμοί είχαν κάποιο μοντέλο του Σύμπαντος, το οποίο τοποθετούσε τη Γη σε ηρεμία, ακριβώς στο κέντρο. Οι Αιγύπτιοι έβλεπαν τον ουρανό ως το σώμα της θεάς Νουτ, οι Ινδουιστές θεωρούσαν ότι ο ουρανός βρισκόταν στους χαυλιόδοντες ενός πελώριου ελέφαντα, οι Βαβυλώνιοι έβλεπαν τον ουρανό ως το εσωτερικό ενός κωδωνόμορφου βάζου και οι Άραβες θεωρούσαν τον ουρανό μια τεράστια τέντα.

Ο Πτολεμαίος (περίπου 100-170 μ.Χ.), ένας Ρωμαίος πολίτης ελληνικής καταγωγής που ζούσε στην Αίγυπτο τον δεύτερο αιώνα μ.Χ., ήταν αστρονόμος, μαθηματικός και γεωγράφος. Συνέλεξε και ανέλυσε μεγάλο αριθμό αστρονομικών δεδομένων και εισήγαγε ένα μοντέλο για να περιγράψει τις θέσεις των πλανητών, τις οποίες κατέγραψε στο βιβλίο του "Η Μεγάλη Μαθηματική Σύνθεση".

Το μοντέλο του καλείται γεωκεντρικό σύστημα. Σε αυτό το σύστημα, η Γη θεωρούνταν το κέντρο του Σύμπαντος και η Σελήνη, οι πλανήτες και τα αστέρια βρίσκονταν σε ομόκεντρες σφαιρικές τροχιές γύρω από αυτήν. Το Σύμπαν ήταν μια σφαίρα πεπερασμένων διαστάσεων, και πέρα από αυτή τη σφαίρα δεν υπήρχε τίποτα. Αυτό το μοντέλο ήταν ευρέως αποδεκτό για περισσότερα από 1.300 χρόνια.

Τα κεντρικά στοιχεία της θεωρίας του είναι τα παρακάτω:

1. Η Γη είναι ακίνητη και βρίσκεται στο κέντρο του συστήματος.
2. Ο Ήλιος και η Σελήνη εκτελούν κυκλικές κινήσεις. Η Γη είναι το κέντρο αυτών των κυκλικών κινήσεων.
3. Κάθε άλλος πλανήτης κινείται σε κύκλο, το κέντρο του οποίου βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Στο παρελθόν, η ιδέα ότι η Γη ήταν το κέντρο των πάντων ήταν βαθιά ριζωμένη στο μυαλό όλων και ήταν δύσκολο να πείσεις τον κόσμο να πιστέψει κάτι διαφορετικό. Ωστόσο, υπήρχαν μερικοί ριζοσπαστικοί σκεπτικιστές, ακόμα και τον 3ο π.Χ. αιώνα που πίστευαν διαφορετικά. Ο Αρίσταρχος ο Σάμιος, (περίπου 310-230 π.Χ.) πίστευε ότι ο Ήλιος είναι στην πραγματικότητα το κέντρο του Σύμπαντος. Εκείνη την εποχή η θεωρία του δεν ήταν αποδεκτή και πέρασαν πάνω από χίλια χρόνια ώσπου ο κόσμος να αρχίσει να την υπολογίζει.

Ο Πολωνός αστρονόμος, Νικόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), δεν πίστευε ούτε αυτός στο γεωκεντρικό μοντέλο του Σύμπαντος. Ο Κοπέρνικος εισήγαγε μια νέα θεωρία που ονομάστηκε το ηλιοκεντρικό σύστημα. Η θεωρία του Κοπέρνικου ότι ο Ήλιος είναι το κέντρο του Σύμπαντος ήταν η πιο ριζοσπαστική επιστημονική ανακάλυψη του πρώτου μισού του 16ου αιώνα και συχνά θεωρείται το αρχικό σημείο όλης της σύγχρονης επιστήμης. Η ανακάλυψη του Κοπέρνικου οδήγησε σε ολική αναθεώρηση της γνώσης μας για τον κόσμο, η οποία δομήθηκε πάνω στην πεποίθηση ότι η Γη ήταν το κέντρο του Σύμπαντος. Τώρα έπρεπε να γίνει αποδεκτό ότι η Γη ήταν απλά ένας πλανήτης ανάμεσα σε άλλους πλανήτες.

Στο Ηλιοκεντρικό σύστημα ο Ήλιος είναι στο κέντρο και οι πλανήτες κινούνται σε τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Αυτό ήταν κάτι ιδιαίτερα δύσκολο να γίνει αποδεκτό εκείνη την εποχή, γιατί φαινόταν αντίθετο με την αυτονόητη αίσθηση ότι η Γη είναι το κέντρο των πάντων.

Ο Κοπέρνικος περιέγραψε τη θεωρία του στο έργο του με τίτλο "De revolutionibus orbium coelestium libri VI" (Έξι Βιβλία Σχετικά με την Περιστροφή των Ουράνιων Σφαιρών) όμως δε δημοσιεύτηκαν για χρόνια, μέχρι το 1543, τη χρονιά που πέθανε.
Αρχικά, είχε μόνο λίγους πιστούς υποστηρικτές. Ο Giordano Bruno (1548-1600) ήταν ένας Ιταλός φιλόσοφος και ποιητής. Ήταν επίσης ένθερμος υποστηρικτής της θεωρίας του Κοπέρνικου. Καταδικάστηκε για αίρεση και ελεύθερη σκέψη από την Ιερά Εξέταση, φυλακίστηκε για 8 χρόνια και τελικά κάηκε στην πυρά για τις πεποιθήσεις του.
Τελικά, ο ένας μετά τον άλλον, οι επιστήμονες άρχισαν να υιοθετούν αυτό το νέο σύστημα. Ωστόσο πέρασαν 100 χρόνια από τον θάνατο του Κοπέρνικου, ώσπου η θεωρία του να γίνει πλήρως αποδεκτή. Από τότε φυσικά η θεωρία του έχει επιβεβαιωθεί. Ο Γαλιλαίος και ο Κέπλερ ήταν δύο από τους πρώτους επιστήμονες που βρήκαν αποδείξεις που στηρίζουν το ηλιοκεντρικό σύστημα.

Ο Κέπλερ ανακάλυψε τη μαθηματική περιγραφή που περιγράφει την κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο. Οι περίφημοι Νόμοι του Κέπλερ διατυπώθηκαν μετά από λεπτομερή έρευνα αστρονομικών παρατηρήσεων των πλανητών, που πραγματοποιήθηκαν και καταγράφηκαν από τον Τύχο Μπράχε. Αυτοί οι νόμοι περιγράφουν ακριβώς αυτές τις παρατηρήσεις σε μαθηματική γλώσσα.

Μπορούν να περιγραφούν ως εξής:

1. Οι κινήσεις των πλανητών είναι ελλειπτικές με τον Ήλιο στη μία εστία της έλλειψης.
2. Η γραμμή που ενώνει τον πλανήτη με τον Ήλιο καλύπτει ίσα εμβαδά σε ίσους χρόνους καθώς ο πλανήτης ταξιδεύει γύρω από την έλλειψη.
3. Το τετράγωνο της περιόδου της τροχιάς ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο είναι ανάλογο του κύβου του μεγάλου ημιάξονα της ελλειπτικής του τροχιάς.

Το σχήμα αναπαριστά τους Νόμους του Κέπλερ δείχνοντας ότι η τροχιά ενός πλανήτη είναι μια έλλειψη και ότι ο πλανήτης καλύπτει ίσα εμβαδά σε ίσους χρόνους (πορτοκαλί περιοχές). Επίσης φαίνονται ο μεγάλος και ο μικρός άξονας, το κέντρο της έλλειψης, καθώς και το πιο κοντινό σημείο της τροχιάς στον Ήλιο (Περιήλιο) και το πιο απομακρυσμένο σημείο της τροχιάς από τον Ήλιο (Αφήλιο).

Οι εξωηλιακοί πλανήτες είναι πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Οι αστρονόμοι τους εντοπίζουν με όλο και μεγαλύτερη ευχέρεια και, μέχρι τον Ιανουάριο του 2017, έχουν επαληθευτεί 3.447. Αυτό αποδεικνύει ότι είναι αρκετά σύνηθες για τα αστέρια να συνοδεύονται από πλανήτες. Έχουμε ήδη εντοπίσει αρκετούς πλανήτες που μπορεί να έχουν κοινά χαρακτηριστικά με τη Γη. Στην περίπτωση που βρίσκαμε έναν πλανήτη με παρόμοιο μέγεθος, θερμοκρασιακές συνθήκες και ατμόσφαιρα όπως αυτή της Γης, τότε θα ήταν δυνατό αυτός ο πλανήτης να φιλοξενεί εξωγήινη ζωή.

Οι πλανήτες δεν εκπέμπουν δικό τους φως, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εντοπίζονται τόσο δύσκολα. Επιπλέον, οι πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος είναι πολύ μακριά και είναι σχεδόν αδύνατο να τους δούμε, ακόμα και σε περίπτωση που γνωρίζαμε που ακριβώς να κοιτάξουμε. Για να το αντιμετωπίσουν αυτό, οι αστρονόμοι έχουν σκεφτεί έξυπνους τρόπους για να δουν τους πλανήτες έμμεσα, χρησιμοποιώντας το γονικό αστέρι.

Για παράδειγμα, αν μετράς το φως από ένα αστέρι και βρίσκεις ότι το φως του ελαττώνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα, τότε αυτό μπορεί να οφείλεται σε έναν πλανήτη που περνά από μπροστά του. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος λειτουργεί μόνο όταν η τροχιά του πλανήτη περνά από την οπτική διαδρομή της Γης, που σε πολλές περιπτώσεις δεν συμβαίνει. Μπορείς επίσης να βρεις πλανήτες από τη βαρυτική τους επίδραση. Το βαρυτικό πεδίο του άστρου αναγκάζει τους πλανήτες σε τροχιά γύρω από αυτό, όμως η βαρύτητα λειτουργεί αμφίδρομα και το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη θα έλκει το άστρο επίσης. Αυτό δεν είναι τόσο εμφανές επειδή τα αστέρια είναι πολύ μεγαλύτερα και συνεπώς έχουν ένα πολύ ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο, όμως αν κάποιος μετρήσει με αρκετή ακρίβεια τη θέση ενός άστρου μπορεί να το δει να ταλαντεύεται στον ουρανό, καθώς ο πλανήτης το έλκει. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι είναι πιο αποτελεσματικές όταν οι πλανήτες είναι μεγάλοι, και αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι πλανήτες που έχουμε βρει ως τώρα είναι μεγάλοι αέριοι πλανήτες όπως ο Δίας. Όμως χρησιμοποιώντας όλο και πιο προηγμένες μεθόδους οι αστρονόμοι έχουν ήδη βρει αρκετές δεκάδες τέτοιους πλανήτες όμοιους με την Γη, που βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη των άστρων τους.

Δεν έχουν όλοι οι πλανήτες φεγγάρια. Ο Ερμής και η Αφροδίτη, για παράδειγμα, ταξιδεύουν μόνοι γύρω από τον Ήλιο. Ωστόσο, μερικοί πλανήτες έχουν πολλά. Ο Δίας έχει πάνω από 60 φεγγάρια. Ο πλανήτης μας έχει μόνο ένα φεγγάρι και είναι το μόνο μέρος εκτός Γης που έχει επισκεφτεί ο άνθρωπος. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ένα αντικείμενο περίπου στο μέγεθος του Άρη συγκρούστηκε με τη Γη και η Σελήνη σχηματίστηκε από τα συντρίμμια.

Αυτή η φωτοσύνθεση δείχνει τον Δία με την Κόκκινη Κηλίδα του, μια γιγάντια σύνθετη καταιγίδα περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη από τη Γη, με ταχύτητες ανέμου έως 450 km/h. Στη δεξιά πλευρά της εικόνας βρίσκονται τα Γαλιλαϊκά φεγγάρια (Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδης και Καλλιστώ — από πάνω προς τα κάτω). Φυσικά, στην πραγματικότητα ο Δίας και τα φεγγάρια απέχουν πολύ περισσότερο από όσο φαίνεται εδώ.

Ο Neil Armstrong έγινε ο πρώτος άνθρωπος στη Σελήνη στις 21 Ιουλίου 1969, ένα εντυπωσιακό επίτευγμα αν αναλογιστεί κανείς ότι η Σελήνη απέχει κατά μέσο όρο 384.400 km. Η Σελήνη δέχεται συνεχή βομβαρδισμό από μετεωρίτες, αστεροειδείς και κομήτες, όπως και οι περισσότεροι πλανήτες. Ενώ στη Γη τα αντικείμενα που πέφτουν από το διάστημα συνήθως καίγονται στην ατμόσφαιρα, η Σελήνη είναι καλυμμένη με κρατήρες επειδή δεν έχει ατμόσφαιρα.

Η βαθουλωμένη Σελήνη έχει μεγάλη επίδραση στη Γη. Όχι μόνο ελέγχει τις παλίρροιες, αλλά σταθεροποιεί επίσης τη Γη και μειώνει την ταλάντωσή της στον άξονά της. Χωρίς τη Σελήνη ως άγκυρά μας, το κλίμα μας θα ήταν εξαιρετικά ασταθές και αυτό θα μείωνε την ικανότητα της Γης να φιλοξενεί ζωή.

Γιατί οι Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδης και Καλλιστώ είναι γνωστά ως «Γαλιλαϊκά φεγγάρια»;

Ο Γαλιλαίος Γαλιλέι (1594 – 1642) ήταν Ιταλός φυσικός, μαθηματικός, αστρονόμος και φιλόσοφος, που θεωρείται εξαιρετικά σημαντική μορφή της Επιστημονικής Επανάστασης. Συχνά αποκαλείται «Πατέρας της Σύγχρονης Επιστήμης» καθώς ήταν ο πρώτος που εφάρμοσε την «πειραματική επιστημονική μέθοδο». Μεταξύ των πολλών επιτευγμάτων του είναι η κατασκευή του πρώτου τηλεσκοπίου. Με αυτό το τηλεσκόπιο παρατήρησε το πιο φωτεινό «αστέρι» στον ουρανό και βρήκε 4 μικρά «αστέρια» να περιφέρονται γύρω του, αόρατα με γυμνό μάτι. Σύντομα συνειδητοποίησε ότι αυτά τα φωτεινά αντικείμενα δεν ήταν καθόλου αστέρια. Στην πραγματικότητα παρατηρούσε τον Δία και είχε ανακαλύψει τα 4 μεγαλύτερα φεγγάρια του. Τα ονόμασε Γανυμήδη, Ιώ, Καλλιστώ και Ευρώπη, αλλά μαζί είναι γνωστά ως τα «Γαλιλαϊκά φεγγάρια» του Δία.

Παρά τη μεγάλη του συνεισφορά στην επιστήμη, η Ρωμαιοκαθολική Εκκλησία δεν ενέκρινε το έργο του Γαλιλαίου. Το 1633 η Ιερά Εξέταση τον καταδίκασε για αίρεση. Τον ανάγκασαν να αποκηρύξει δημόσια την υποστήριξή του στον Κοπέρνικο και στο ηλιοκεντρικό σύστημα και τον καταδίκασε σε ισόβια φυλάκιση. Λόγω της προχωρημένης ηλικίας και της κακής υγείας του, η ποινή τροποποιήθηκε την επόμενη μέρα ώστε να την εκτίσει σε κατ' οίκον περιορισμό.

Η Ευρώπη είναι το μικρότερο αλλά πιο ενδιαφέρον φεγγάρι του Δία, καθώς θεωρείται υποψήφιο για τη φιλοξενία εξωγήινης ζωής. Έχει περίπου το ένα τέταρτο του μεγέθους της Γης. Καλύπτεται από ένα παγωμένο στρώμα, κάτω από το οποίο βρίσκεται ο μεγαλύτερος ωκεανός ολόκληρου του Ηλιακού Συστήματος. Εκτιμάται ότι αυτός ο ωκεανός μπορεί να έχει βάθος έως 20 km (στη Γη το βαθύτερο σημείο σε όλους τους ωκεανούς είναι μόλις περίπου 11 km).

Αν και η μέση επιφανειακή θερμοκρασία της Ευρώπης είναι −160°C, ηφαίστεια που δημιουργούν θερμές υδροθερμικές οπές στον πυθμένα του ωκεανού της θα μπορούσαν να δημιουργήσουν καταφύγια για τη ζωή. Η απαραίτητη ενέργεια για αυτά τα ηφαίστεια παρέχεται είτε από φυσική ραδιενεργό διάσπαση (όπως στη Γη) στο βραχώδες εσωτερικό της Ευρώπης, είτε από παλιρροιακές επιδράσεις του κοντινού Δία.

Αυτή η εικόνα, που τραβήχτηκε από την αποστολή Galileo, δείχνει την παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης (Πηγή: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Κολυμπούν πραγματικά μικροσκοπικά φύκια (ή γιγάντια καλαμάρια!) στον ωκεανό της Ευρώπης; Δεν το γνωρίζουμε ακόμα. Η απάντηση εξαρτάται από τους άγνωστους μηχανισμούς για την προέλευση της ίδιας της ζωής, καθώς και από τις συνθήκες που επικρατούν στην Ευρώπη. Μια διαστημική αποστολή στο φεγγάρι του Δία θα μπορούσε να δώσει περαιτέρω στοιχεία. Για παράδειγμα, ένα διαστημόπλοιο που θα προσγειωνόταν στην παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης θα μπορούσε να αναζητήσει οργανικά μόρια που παράγονται από τη ζωή στον ωκεανό. Ο πάγος στην Ευρώπη είναι πολύ χοντρός για διάτρηση, αλλά γεωλογικές διεργασίες μπορεί να μεταφέρουν στοιχεία του ωκεανού στην επιφάνεια, όπου θα μπορούσε να τα ανακαλύψει ένας διαστημικός ανιχνευτής.

Η Ευρώπη όχι μόνο φαίνεται να έχει υγρό νερό, αλλά έχει επίσης μια λεπτή ατμόσφαιρα οξυγόνου. Παρόλα αυτά, η διαβίωση στην Ευρώπη θα ήταν εξαιρετικά δύσκολη. Η επιφάνεια δέχεται περίπου 5.400 mSv ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τον Δία, θανατηφόρα δόση για τους ανθρώπους. Θα έπρεπε να ζει κανείς κάτω από την επιφάνεια, όπου είναι θερμότερα. Αλλά υπάρχει επίσης η πολύ μικρότερη βαρύτητα, ένας ακόμη κίνδυνος για την υγεία των ανθρώπων.

Συχνά υπάρχει μεγάλη σύγχυση σχετικά με την ορολογία που χρησιμοποιείται για τα μικρότερα αντικείμενα που διασχίζουν τον ουρανό μας κατά καιρούς. Ακολουθούν λοιπόν ορισμένοι ορισμοί:

Οι μετεωροειδείς είναι μικρά βραχώδη σώματα του Ηλιακού Συστήματος με διαστάσεις μικρότερες από 10 μέτρα. Αν εισέλθουν στην ατμόσφαιρα της Γης, συνήθως καίγονται λόγω της θερμότητας που προκαλεί η τριβή. Αυτό δημιουργεί μια φωτεινή γραμμή στον ουρανό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται μετέωρο, αλλά είναι περισσότερο γνωστό ως «πεφταστέρι». Αν όμως ο μετεωροειδής δεν καεί ολοκληρωτικά και επιβιώσει από την πρόσκρουση στη Γη, τότε το κομμάτι που απομένει ονομάζεται μετεωρίτης. Μετεωρίτες μπορούν να βρεθούν σε ολόκληρο τον πλανήτη, ιδιαίτερα όμως στην Ανταρκτική, όπου ξεχωρίζουν εύκολα πάνω στον πάγο και προστατεύονται από τις γεωλογικές μεταβολές.

Οι αστεροειδείς είναι μεγαλύτερα σώματα. Το μέγεθός τους μπορεί να φτάσει πολλά χιλιόμετρα. Οι περισσότεροι βρίσκονται στην κύρια ζώνη αστεροειδών, η οποία περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο ανάμεσα στον Άρη και τον Δία.

Οι κομήτες έχουν μήκος από 1 έως 20 χιλιόμετρα και αποτελούνται κυρίως από πάγο και σκόνη. Για τον λόγο αυτό αποκαλούνται μερικές φορές «βρόμικες χιονόμπαλες». Διαθέτουν εξαιρετικά ελλειπτικές τροχιές και έτσι περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους στα εξωτερικά όρια του Ηλιακού Συστήματος, πέρα από τον Πλούτωνα. Όταν όμως πλησιάζουν τον Ήλιο, θερμαίνονται, ο πάγος λιώνει και εξατμίζεται, δημιουργώντας μια ουρά αερίων. Συχνά είναι ορατές δύο ουρές: μία από σκόνη, που δείχνει την κατεύθυνση της τροχιάς του κομήτη, και μία από αέρια, η οποία δείχνει πάντοτε μακριά από τον Ήλιο επειδή σχηματίζεται από υλικό που παρασύρεται από τον ηλιακό άνεμο.

Η επάνω εικόνα παρουσιάζει έναν μετεωρίτη με την ονομασία EETA 79001, ο οποίος βρέθηκε στους πάγους της Ανταρκτικής και πιθανότατα προέρχεται από τον Άρη. Ο κύβος που φαίνεται δίπλα του έχει πλευρές μήκους 1 εκατοστού (Πηγή: LPI/NASA). Η μεσαία εικόνα παρουσιάζει μέρος του αστεροειδούς Mathilde, ο οποίος έχει διαστάσεις περίπου 59 επί 47 χιλιόμετρα. Η επιφάνειά του εμφανίζει πολλούς μεγάλους κρατήρες (Πηγή: JHU/APL/NASA). Η τρίτη εικόνα δείχνει τον κομήτη West. Η λεπτή μπλε ουρά αποτελείται από αέρια, ενώ η πλατιά λευκή ουρά από μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης (Πηγή: John Laborde).

Αυτά τα μικρά βραχώδη ή παγωμένα αντικείμενα συγκρούονται αρκετά συχνά με άλλα σώματα του Ηλιακού Συστήματος. Αυτό γίνεται εύκολα αντιληπτό αν παρατηρήσουμε τις αμέτρητες προσκρούσεις που έχουν αφήσει κρατήρες στη Σελήνη ή στον πλανήτη Ερμή. Ευτυχώς, η Γη διαθέτει κάτι που αυτά τα ουράνια σώματα δεν έχουν: ατμόσφαιρα.

Συνήθως τα αντικείμενα που συγκρούονται με τη Γη είναι μικρά. Καθώς διέρχονται μέσα από την ατμόσφαιρα, η τριβή δημιουργεί τεράστια ποσά θερμότητας, με αποτέλεσμα να καίγονται και να διαλύονται. Μερικές φορές μικρά θραύσματα επιβιώνουν, αλλά συνήθως πέφτουν στο έδαφος ή στους ωκεανούς χωρίς να προκαλέσουν ζημιές.

Πολύ σπάνια όμως, ένας μεγάλος αστεροειδής ή κομήτης μπορεί να χτυπήσει τη Γη και τότε η ατμόσφαιρα δεν είναι αρκετή για να μας προστατεύσει. Για παράδειγμα, πιστεύεται ότι πριν από περίπου 56 εκατομμύρια χρόνια ένας αστεροειδής διαμέτρου περίπου 10 χιλιομέτρων προσέκρουσε στη Γη, στην περιοχή της Κεντρικής Αμερικής, προκαλώντας σεισμούς, τεράστιες πυρκαγιές και γιγάντια τσουνάμι. Η σύγκρουση εκτόξευσε τεράστιες ποσότητες στάχτης και συντριμμιών στην ατμόσφαιρα, εμποδίζοντας το ηλιακό φως να φτάσει στην επιφάνεια για μήνες και μειώνοντας τις θερμοκρασίες σε παγκόσμιο επίπεδο. Πιστεύεται ότι περισσότερο από τα δύο τρίτα των ειδών που ζούσαν τότε στη Γη εξαφανίστηκαν εξαιτίας αυτού του γεγονότος, συμπεριλαμβανομένων των δεινοσαύρων. Ωστόσο, παρόλο που οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι η σύγκρουση συνέβη, υπάρχουν ενδείξεις ότι ίσως δεν ήταν η μοναδική αιτία της εξαφάνισης των δεινοσαύρων. Τα απολιθώματα δείχνουν ότι οι πληθυσμοί τους είχαν ήδη αρχίσει να μειώνονται σημαντικά πριν από την πρόσκρουση και ίσως ο αστεροειδής απλώς επιτάχυνε το τέλος τους.

Τι θα συνέβαινε όμως αν ένας αστεροειδής χτυπούσε τη Γη σήμερα;

Η απάντηση εξαρτάται κυρίως από το μέγεθός του. Ένας αστεροειδής στο μέγεθος ενός σπιτιού θα μπορούσε να ισοπεδώσει κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα σε ακτίνα περίπου ενός χιλιομέτρου από το σημείο πρόσκρουσης. Ένας αστεροειδής με διάμετρο ενός μιλίου (περίπου 1.6 χιλιόμετρα) θα προκαλούσε ασύγκριτα μεγαλύτερες καταστροφές, παρόμοιες με εκείνες που συνδέονται με την εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Παρ' όλα αυτά, όσο τρομακτικά κι αν ακούγονται αυτά τα σενάρια, οι πιθανότητες μιας τέτοιας σύγκρουσης είναι εξαιρετικά μικρές. Υπολογίζεται ότι ένας τόσο μεγάλος αστεροειδής συγκρούεται με τη Γη περίπου μία φορά κάθε 100 εκατομμύρια χρόνια.

Συνήθως δεν βρίσκουμε αστέρια εντελώς μόνα τους. Ένας γαλαξίας είναι μια συλλογή από έναν τεράστιο αριθμό άστρων που είναι όλα βαρυτικά δεμένα μεταξύ τους. Υπάρχει ένας αμέτρητος αριθμός γαλαξιών. Μερικοί ονομάζονται νάνοι γαλαξίες, περιέχουν περίπου δέκα εκατομμύρια άστρα και είναι 500 φορές μικρότεροι από τον δικό μας γαλαξία. Άλλοι είναι απίστευτα μεγάλοι, 20 φορές μεγαλύτεροι από τον δικό μας και περιέχουν κυριολεκτικά τρισεκατομμύρια άστρα.

Παρά αυτή τη μεγάλη ποικιλία, οι περισσότεροι γαλαξίες σχηματίζουν παρόμοια μοτίβα, οπότε μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σχετικά εύκολα. Το πιο χρησιμοποιούμενο σύστημα ταξινόμησης δημιουργήθηκε από τον Αμερικανό αστρονόμο Έντουιν Χαμπλ (Edwin Hubble) το 1936. Ο Χαμπλ αναγνώρισε τρεις βασικούς τύπους γαλαξιών με βάση την ορατή τους εμφάνιση.

Οι ελλειπτικοί γαλαξίες έχουν περίπου ελλειπτικό σχήμα και συνήθως αποτελούνται από παλαιότερα, μικρής μάζας άστρα, ενώ έχουν πολύ μικρό αριθμό νέων άστρων που σχηματίζονται.

Οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι πολύ πιο συνηθισμένοι από τους ελλειπτικούς. Αποτελούνται από έναν σχετικά επίπεδο, περιστρεφόμενο δίσκο άστρων που συνήθως σχηματίζει σπειροειδείς δομές, καθώς και από μια κεντρική συγκέντρωση άστρων που ονομάζεται διογκωμένο κέντρο (bulge). Οι βραχίονες περιέχουν συνήθως νεότερα, θερμότερα άστρα με υψηλούς ρυθμούς δημιουργίας νέων άστρων, ενώ το κεντρικό τμήμα περιέχει λίγο παλαιότερα άστρα. Πολλοί από αυτούς τους γαλαξίες έχουν μια κεντρική ράβδο από άστρα Φακοειδείς γαλαξίες.

Οι φακοειδείς γαλαξίες βρίσκονται κάπου στη μέση. Συνήθως έχουν δίσκους όπως οι σπειροειδείς γαλαξίες, αλλά οι δομές τους είναι πολύ λιγότερο καθορισμένες και δημιουργούνται λιγότερα νέα άστρα. Είναι σαν το υλικό στον δίσκο να έχει απλώς χρησιμοποιηθεί και να έχει απομείνει μόνο σκόνη. Τείνουν επίσης να έχουν πολύ μεγαλύτερα κεντρικά εξογκώματα και περιέχουν πολύ παλαιότερα άστρα, περισσότερο σαν τους ελλειπτικούς γαλαξίες.

Ο Χαμπλ αναγνώρισε και μια τέταρτη κατηγορία: τους ανώμαλους (irregular) γαλαξίες. Αυτοί δεν ταιριάζουν στις άλλες κατηγορίες επειδή δεν έχουν καθορισμένο σχήμα. Πιστεύεται ότι είναι γαλαξίες που κάποτε είχαν συγκεκριμένη μορφή αλλά παραμορφώθηκαν από τη βαρύτητα ενός άλλου μεγάλου αντικειμένου.

Βρισκόμαστε μέσα σε έναν γαλαξία που ονομάζεται Γαλαξίας μας. Είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας που περιέχει περίπου 200 - 400 δισεκατομμύρια άστρα και εκτείνεται σε 100.000 έτη φωτός. Ο Ήλιος μας είναι μόνο ένα από αυτά τα άστρα. Βρίσκεται περίπου στα δύο τρίτα της απόστασης από το κέντρο του γαλαξία, σε έναν από τους σπειροειδείς βραχίονες.

Όταν οι αστρονόμοι το ανακάλυψαν αυτό, το ηλιοκεντρικό σύστημα έπρεπε να προσαρμοστεί. Ο Ήλιος προφανώς δεν είναι πλέον το κέντρο του Σύμπαντος. Παλαιότερα πίστευαν ότι ο Γαλαξίας μας ήταν ολόκληρο το Σύμπαν, μέχρι που ο Έντουιν Χαμπλ ανακάλυψε χιλιάδες άλλους γαλαξίες.

Σχέδιο του Γαλαξία μας που δείχνει τη σπειροειδή μορφή του και την κατά προσέγγιση θέση του Ήλιου μας (Πηγή: HEASARC/NASA)

Η έκφραση «Γαλαξίας» έχει δύο σημασίες. Από τη μία είναι το όνομα του γαλαξία στον οποίο ανήκουμε, όπως περιγράφηκε προηγουμένως. Από την άλλη είναι η αχνή φωτεινή λωρίδα που βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό. Στην ελληνική μυθολογία, ο Γαλαξίας δημιουργήθηκε από το γάλα που χύθηκε από τη θεά Ήρα όταν θήλαζε τον Ηρακλή.

Σχεδόν όλα τα άστρα που βλέπουμε με γυμνό μάτι τη νύχτα ανήκουν στον γαλαξία μας. Η φωτεινή λωρίδα του Γαλαξία φαίνεται επειδή κοιτάμε προς το κέντρο του γαλαξία, προς το κεντρικό εξόγκωμα. όπου υπάρχει μεγαλύτερη συγκέντρωση άστρων είναι αυτό που κάνει αυτή την περιοχή τόσο πιο φωτεινή.

Ο Γαλαξίας και μερικοί γνωστοί αστερισμοί (Πηγή: Fred Bruenjes)

Ο χώρος ανάμεσα στα άστρα δεν είναι άδειος. Υπάρχουν τεράστια νέφη που αποτελούνται από σκόνη και αέρια. Αυτό ονομάζεται διαστρικό μέσο, δηλαδή η ύλη που βρίσκεται ανάμεσα στα άστρα.

Το διαστρικό μέσο είναι εξαιρετικά αραιό σε σχέση με τα γήινα δεδομένα: ακόμη και στην πιο πυκνή του μορφή είναι πιο άδειο από το καλύτερο κενό που μπορούμε να δημιουργήσουμε στη Γη. Ωστόσο, η συνολική μάζα του διαστρικού μέσου είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα όλων των άστρων του Γαλαξία μας, απλώς επειδή ο χώρος ανάμεσα στα άστρα είναι τεράστιος.

Στις 25 Αυγούστου 2012, το Voyager 1 έφτασε στο διαστρικό μέσο και έγινε το πρώτο ανθρώπινο αντικείμενο που το κατάφερε. Το Voyager 1 θα μελετά το διαστρικό πλάσμα και τη σκόνη μέχρι το τέλος της αποστολής του, το 2025.

Η εικόνα δείχνει ένα τεράστιο νέφος διαστρικού αερίου και σκόνης στο Νεφέλωμα Trifid (Πηγή: Arizona State University)

Όπως τα άστρα, έτσι και οι γαλαξίες μπορούν να είναι βαρυτικά δεμένοι μεταξύ τους. Αν υπάρχουν λιγότεροι από 50 γαλαξίες, τότε λέγεται ότι οι γαλαξίες αποτελούν ομάδα γαλαξιών. Ο Γαλαξίας μας ανήκει στην Τοπική Ομάδα, η οποία περιέχει πάνω από 30 γαλαξίες. Ο μεγαλύτερος γαλαξίας της ομάδας (εμείς είμαστε δεύτεροι) είναι η Ανδρομέδα, η οποία είναι αρκετά μεγάλη ώστε να φαίνεται με γυμνό μάτι σαν μια θολή κηλίδα στον βόρειο ουρανό.

Η Ανδρομέδα μοιάζει αρκετά με τον γαλαξία μας — έχει το ίδιο σπειροειδές σχήμα — αλλά περιέχει πολύ περισσότερα άστρα. Υπολογίζεται ότι έχει περίπου 1 τρισεκατομμύριο άστρα. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι η Ανδρομέδα δημιουργήθηκε από τη σύγκρουση δύο μικρότερων γαλαξιών πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, κάτι που πιθανότατα θα συμβεί ξανά, καθώς ο Γαλαξίας μας και η Ανδρομέδα κινούνται ο ένας προς τον άλλο με ταχύτητα 500.000 km/h. Πιστεύεται ότι θα συγκρουστούν σε περίπου 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Δεν είναι όλοι οι γαλαξίες της ομάδας σαν τον δικό μας. Δύο από τους πολύ μικρότερους γαλαξίες είναι δορυφορικοί γαλαξίες που περιφέρονται γύρω από τον Γαλαξία μας και ονομάζονται Μεγάλο και Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου.

Αν υπάρχουν πάνω από 50 γαλαξίες μαζί, τότε βρίσκονται σε αυτό που ονομάζεται σμήνος γαλαξιών. Τα σμήνη μπορούν να περιέχουν χιλιάδες γαλαξίες που ταξιδεύουν μαζί. Μερικές φορές τα σμήνη μπορούν να συνενωθούν σχηματίζοντας υπερσμήνη. Τα υπερσμήνη είναι τόσο μεγάλα που δεν είναι πλέον βαρυτικά δεμένα. Μπορούν να σχηματίσουν τεράστια «τείχη» γαλαξιών που εκτείνονται για εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός. Ένα από αυτά τα εξαιρετικά τείχη ονομάζεται Μεγάλο Τείχος ή Τείχος της Κόμης. Το μέγεθός του είναι 300 εκατομμύρια επί 500 εκατομμύρια έτη φωτός, με πάχος 15 εκατομμύρια έτη φωτός.

Στην αστρονομία, οι κλίμακες που χρειάζονται είναι συχνά εξαιρετικά μεγάλες και έτσι μερικές φορές απαιτούνται νέες μονάδες. Το έτος φωτός αντιπροσωπεύει την απόσταση που μπορεί να διανύσει το φως σε ένα έτος:

1 έτος φωτός (ly) = 9.461 x 10¹⁵ m

Μια άλλη μονάδα είναι το παρσέκ:

1 παρσέκ (pc) = 3.26 έτη φωτός (ly)

Για πολύ μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιούνται συνήθως το kiloparsec και το Megaparsec:

1 kiloparsec (kpc) = 1 000 pc

1 Megaparsec (Mpc) = 1 000 000 pc

Μπορεί επίσης να συναντήσετε την αστρονομική μονάδα (AU). 1 AU είναι η μέση απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου:

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

Το Διάστημα είναι τεράστιο και γεμάτο συναρπαστικά αντικείμενα που είναι απλώς πολύ μακριά για να τα επισκεφθούμε. Έτσι, πολλά από όσα γνωρίζουμε για το Σύμπαν προέρχονται από τη μέτρηση της ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα αντικείμενα, όπως φωτόνια ή ακτίνες Χ.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις εκπομπές, ένα από τα πράγματα που μπορούμε να υπολογίσουμε είναι το μέγεθος της βαρυτικής δύναμης που δημιουργεί το εν λόγω αντικείμενο. Τη δεκαετία του 1930, ο αστρονόμος Fritz Zwicky ανακάλυψε ότι το σμήνος γαλαξιών της Κόμης είχε «χαμένη μάζα». Το σμήνος είχε πολύ μεγαλύτερη βαρύτητα από όση μπορούσε να εξηγηθεί. Μπορούμε να δούμε τα άστρα με οπτικά τηλεσκόπια και μπορούμε να δούμε το θερμό αέριο μέσα στο σμήνος με τηλεσκόπια ακτίνων Χ, και έτσι να υπολογίσουμε τη μάζα τους. Ωστόσο, οι βαρυτικές επιδράσεις του σμήνους ήταν πολύ μεγαλύτερες από τις αναμενόμενες, υποδηλώνοντας ότι υπήρχε περισσότερη μάζα· μάζα που δεν μπορούμε να δούμε ή να ανιχνεύσουμε. Αυτό είναι που ονομάστηκε «σκοτεινή ύλη».

Έκτοτε έχουν γίνει εκτενείς μελέτες της σκοτεινής ύλης. Φαίνεται ότι η κανονική ύλη, τα άτομα που αποτελούν τη Γη μας, τους πλανήτες, τα άστρα και το διαστρικό μέσο, μπορεί να αντιστοιχεί μόνο στο 4% της μάζας του Σύμπαντος. Το υπόλοιπο παραμένει ανεξήγητο.

Καθώς δεν μπορούμε να ανιχνεύσουμε άμεσα τη σκοτεινή ύλη, αλλά την καταλαβαίνουμε από την κίνηση των άστρων στους γαλαξίες, και των γαλαξιών και της σκόνης μέσα στα σμήνη. Δεν γνωρίζουμε από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη, αλλά υπάρχουν πολλές θεωρίες και πειράματα που προσπαθούν να το ανακαλύψουν. Για παράδειγμα, μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορεί να αποτελείται από μαύρες τρύπες που δημιουργήθηκαν στη Μεγάλη Έκρηξη ή καφέ νάνοι, μικρά ψυχρά άστρα που είναι πολύ μικρά για να κάψουν υδρογόνο σε ήλιο. Ωστόσο, η πιο ευρέως αποδεκτή θεωρία είναι ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από μη ανακαλυφθέντα ακόμη στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles — Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια Μεγάλης Μάζας). Ένα από τα πειράματα που σχεδιάστηκαν για την αναζήτηση των WIMPs ονομάζεται DRIFT και βρίσκεται 1.100 μέτρα κάτω από το έδαφος στο ορυχείο Boulby στο Βόρειο Γιορκσάιρ της Αγγλίας.