O nome próprio do nosso Sol é Sol, razão pela qual o sistema estelar em que vivemos se chama Sistema Solar. É o Sol que fornece a fonte de energia que alimenta toda a vida na Terra e sem ele não existiríamos. No entanto, em termos de estrelas, o Sol é uma estrela bastante comum. As estrelas podem ter massas que variam de 0,08 a 80 vezes a massa do Sol.

O nosso Sol tem um raio de 697.000 km (compare com o raio da Terra de 6.378 km) e compreende cerca de 99,8% da massa total de todo o Sistema Solar.
No núcleo do Sol, as temperaturas chegam a 15.600.000 °C (mais de 15 milhões de graus), mas mesmo a superfície mais fria está a 5.800 °C. Estas temperaturas são geradas por processos nucleares. Cada segundo, cerca de 6 bilhões de toneladas de núcleos de hidrogênio são consumidos na região central do Sol e fundidos neste vasto reator nuclear estelar para produzir hélio. Isso gera uma enorme quantidade de energia: 386 bilhões de bilhões de megawatts (3,86×10²⁶ W). Entraremos nos processos nucleares com mais detalhes mais adiante.

Aqui está uma imagem típica do Sol. As manchas solares escuras visíveis na superfície do Sol são regiões mais frias, com temperaturas de cerca de 3.800 °C. Uma mancha solar pode ser 2 a 3 vezes o diâmetro da Terra (Fonte: Royal Swedish Academy of Science).

As manchas solares são criadas quando o intenso campo magnético do Sol "agita" a superfície do Sol, mas como isso acontece exatamente ainda não é totalmente compreendido e é uma vasta área de pesquisa para os astrônomos.

O sistema solar consiste no Sol no seu centro e 8 planetas que se movem em órbitas elípticas ao seu redor. O Sol é muito maior do que os planetas. Os próprios planetas representam menos de 0,15% da massa do sistema solar. Os planetas são visíveis apenas porque a luz do Sol reflete na sua superfície. Eles não emitem qualquer luz por conta própria.
Há também muitos corpos menores, como luas que orbitam em torno dos planetas, asteroides e cometas. A Terra é o terceiro planeta a partir do Sol. Os outros planetas receberam nomes de deuses e deusas gregos e romanos. Eles são (à medida que nos afastamos do Sol)

Mercúrio, nomeado em homenagem ao deus romano do comércio, viagens e roubo.
Vénus, nomeada em homenagem à deusa romana do Amor porque é tão brilhante no céu.
Terra, literalmente nomeada pela terra ou solo que contém. Também referida pelo seu nome latino, Terra.
Marte, nomeado em homenagem ao deus romano da guerra por causa da sua cor vermelha furiosa.
Júpiter, nomeado em homenagem ao deus romano. É o maior planeta do sistema solar.
Saturno, nomeado em homenagem ao deus romano da agricultura. Conhecido pelos seus belos anéis.
Urano, nomeado em homenagem ao deus grego do céu. Foi o primeiro planeta a ser descoberto usando um telescópio, e
Neptuno, do deus romano do mar. Também conhecido como "o gigante azul". Tem 6 anéis.

Plutão era considerado um planeta até 2006, quando foi reclassificado como planeta anão. São necessários 3 critérios para ser definido como planeta. O objeto deve orbitar a sua estrela, ter atração gravitacional suficiente para ser esférico e ter massa suficiente para limpar a área ao redor da sua órbita. Plutão não cumpria o terceiro critério.

Aqui pode-se ver uma fotocomposição do Sol e dos planetas mostrando os seus diferentes tamanhos.
Da esquerda para a direita: superfície do Sol, Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter mostrando uma lua, Saturno com os seus anéis, Urano e Neptuno. Os tamanhos dos planetas estão em escala, mas as distâncias entre os planetas não estão! (Fonte: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Mercúrio, Vénus, Terra e Marte são todos planetas rochosos. No entanto, apesar de terem isso em comum, noutros aspetos estes planetas diferem enormemente! Mercúrio não tem atmosfera e, como resultado, parece muito com a Lua, coberto de crateras produzidas por inúmeros impactos de meteoritos. Vénus, o segundo planeta a partir do Sol, é o mais quente. Tem uma temperatura superficial média de 464 °C, dia e noite. A montanha mais alta do sistema solar é o Olympus Mons em Marte. É cerca de três vezes mais alta do que o Monte Evereste, a montanha mais alta da Terra.
Por outro lado, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno são gigantes gasosos. Júpiter é de longe o maior planeta do sistema solar, com mais massa do que todos os outros planetas juntos. É 300 vezes mais massivo do que a Terra e tem mais de 60 luas. Saturno tem 9 anéis planetários.

O planeta mais semelhante à Terra é Marte. Há evidências de que existiu água em Marte no passado. Características que se assemelham a linhas costeiras, leitos de rios e ilhas sugerem que grandes rios marcavam o planeta outrora. É um problema por resolver onde foi parar esta água. Devido à possível existência de água, pelo menos no passado distante, Marte é considerado um candidato para albergar (ou ter albergado) vida fora da nossa Terra. ExoMars era uma missão robótica liderada pela Europa em direção a Marte, desenvolvida pela ESA (Agência Espacial Europeia) e Roscosmos. Foi lançada em 2016 e implantou vários instrumentos diferentes. O Trace Gas Orbiter (TGO) vai orbitar Marte procurando metano, o que poderia indicar se existe ou existiu vida no planeta. Um rover altamente autónomo de seis rodas equipado com uma câmara para fotografar a superfície e uma broca subsuperficial de 2 m para recolher amostras de solo, infelizmente colidiu durante o aterrissamento.

No passado, a maioria das civilizações antigas tinha algum tipo de modelo do Universo que colocava a Terra em repouso, bem no centro. Os egípcios viam o céu como o corpo da deusa Nut, os hindus viam o céu descansando sobre as presas de um elefante imenso, os babilônios viam o céu como o interior de um enorme sino de vidro, e os árabes viam o céu como uma tenda imensa.

Ptolomeu (cerca de 100 – 170 d.C.), um cidadão romano que vivia no Egito no século II d.C., era um astrônomo, matemático e geógrafo. Recolheu e codificou uma vasta quantidade de dados astronômicos e criou um modelo para descrever as posições dos planetas, que resumiu no seu livro "A Grande Composição Matemática".

O seu modelo é chamado de sistema geocêntrico. Neste sistema, pensava-se que a Terra era o centro do Universo e que a Lua, os planetas e as estrelas orbitavam ao seu redor em esferas concêntricas. O Universo era uma esfera finita e fora desta esfera não havia nada. Este modelo foi amplamente aceite durante mais de 1.300 anos.

As afirmações centrais da sua teoria são as seguintes:

1. A Terra está estacionária e localizada no centro do sistema.
2. O Sol e a Lua têm movimentos circulares. A Terra é o centro destes movimentos.
3. Cada um dos outros planetas se move num círculo cujo centro orbita a Terra.

No passado, a ideia de que a Terra era o centro de tudo estava profundamente enraizada na mente de todos e era difícil convencer as pessoas a acreditar em algo diferente. No entanto, havia alguns pensadores radicais, já no século III a.C., que acreditavam diferentemente. Aristarco de Samos (cerca de 310 – 230 a.C.) acreditava que o Sol era, na verdade, o verdadeiro centro do Universo. Na época, a sua teoria não foi aceite e só mais de mil anos depois as pessoas começaram a considerá-la.

O astrônomo polaco Nicolau Copérnico (1473 – 1543) também não acreditava no modelo geocêntrico do Universo. Copérnico criou uma nova teoria chamada sistema heliocêntrico. A teoria de Copérnico de que o Sol é o centro do Universo foi a descoberta científica mais radical da primeira metade do século XVI^° e é frequentemente considerada o ponto de partida de toda a ciência moderna. A descoberta de Copérnico levou a uma revisão completa do conhecimento sobre o mundo, que havia sido construído com base na crença de que a Terra era o centro do Universo. Agora era preciso aceitar que a Terra não era mais do que um planeta entre os outros.

No Sistema Heliocêntrico o Sol está no centro e os planetas movem-se em órbitas ao redor do Sol. Isso era algo extremamente difícil de aceitar na época, porque parecia ser contrário à visão plausível de que a Terra deve ser o centro de tudo.

Copérnico incluiu manuscritos descrevendo a sua teoria nas suas obras intituladas "De revolutionibus orbium coelestium libri vi" ("Seis Livros Sobre as Revoluções das Esferas Celestes") mas não foram publicados por anos, até 1543, o ano em que morreu.
A princípio, tinha apenas alguns poucos crentes fiéis. Giordano Bruno (1548 – 1600) era um filósofo e poeta italiano. Também era um apaixonado defensor da teoria de Copérnico. Foi condenado por heresia e livre-pensamento pela Inquisição, preso por 8 anos e eventualmente queimado na fogueira pelas suas crenças.
Eventualmente, um após o outro, os cientistas começaram a adotar este novo sistema. No entanto, só passados 100 anos após a morte de Copérnico é que a teoria foi plenamente aceite. Desde então, a sua teoria foi naturalmente provada correta. Galileu e Kepler foram dois dos primeiros cientistas a encontrar evidências para apoiar o sistema heliocêntrico.

Kepler descobriu a descrição matemática do movimento dos planetas ao redor do Sol. As chamadas leis de Kepler foram encontradas por inspeção detalhada das observações astronômicas dos planetas realizadas e anotadas por Tycho Brahe. Estas leis descrevem-nos com precisão em linguagem matemática.

Podem ser formuladas da seguinte forma:

1. As órbitas dos planetas são elipses com o Sol num dos focos da elipse.
2. A linha que une o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais enquanto o planeta viaja ao longo da elipse.
3. O quadrado do período orbital de um planeta ao redor do Sol é proporcional ao cubo do semieixo maior da sua órbita elíptica.

A figura ilustra as Leis de Kepler mostrando que a órbita de um planeta é uma elipse e que o planeta varre áreas iguais em tempos iguais (áreas laranjas). Também são mostrados o eixo maior e menor e os focos da elipse, e o ponto na órbita mais próximo do Sol (Periélio) e mais distante do Sol (Afélio).

Planetas extra-solares são planetas que orbitam outras estrelas. Os astrônomos estão cada vez mais habilidosos em encontrá-los e, em janeiro de 2017, cerca de 3.447 foram confirmados. Isso prova que é bastante comum as estrelas serem acompanhadas por planetas. Já nos deparámos com vários que podem ter propriedades semelhantes à Terra. Se encontrássemos um planeta com tamanho, condições de temperatura e atmosfera semelhantes à Terra, poderia ser possível que o planeta albergasse vida extraterrestre.

Os planetas não emitem a própria luz, o que os torna tão difíceis de detetar. Além disso, os planetas extra-solares estão muito longe, por isso é quase impossível vê-los mesmo que soubéssemos exatamente onde procurar. Para combater isso, os astrônomos desenvolveram formas inteligentes de ver os planetas indiretamente, usando a estrela-mãe.

Por exemplo, se estiver a medir a luz de uma estrela e descobrir que fica mais fraca em intervalos regulares, pode ser porque um planeta está a passar à sua frente. No entanto, este método só funciona se a órbita do planeta o leva pela linha de visão da Terra, o que em muitos casos não aconteceria. Também é possível encontrar planetas pelos seus efeitos gravitacionais. O efeito gravitacional da estrela força os planetas a uma órbita ao seu redor, mas a gravidade funciona nos dois sentidos e o efeito gravitacional do planeta também atrairá a estrela. Não é tão óbvio porque as estrelas são muito maiores e, portanto, têm uma força gravitacional muito maior, mas se medirmos a posição de uma estrela com precisão suficiente, podemos vê-la "oscilar" no céu enquanto o planeta a puxa. Os métodos que os astrônomos usam são mais eficazes quando os planetas são grandes, razão pela qual a maioria dos planetas que encontrámos até agora são grandes planetas gasosos como Júpiter. No entanto, usando métodos cada vez mais sofisticados, os astrônomos já encontraram várias dezenas desses planetas semelhantes à Terra e localizados na zona habitável das suas estrelas.

Nem todos os planetas têm luas. Mercúrio e Vénus, por exemplo, viajam sozinhos ao redor do Sol. No entanto, alguns planetas têm muitas. Júpiter tem mais de 60 luas. O nosso planeta tem apenas uma lua e é o único lugar fora da Terra que a humanidade visitou. Os astrônomos acreditam que um objeto aproximadamente do tamanho de Marte colidiu com a Terra e a Lua se formou a partir dos detritos.

Esta fotocomposição mostra Júpiter com a sua Mancha Vermelha, uma enorme e complexa tempestade cerca de três vezes maior do que a Terra e com velocidades de vento de até 450 km/h. No lado direito da imagem estão as luas galileanas (Io, Europa, Ganimedes e Calisto - de cima para baixo). Naturalmente, na realidade, Júpiter e as luas estão muito mais afastados do que o mostrado aqui.

Neil Armstrong tornou-se o primeiro homem na Lua em 21 de julho de 1969, o que é uma proeza impressionante considerando que a Lua está a uma média de 384.400 km de distância. A Lua é bombardeada com uma chuva constante de meteoroides, asteroides e cometas, como a maioria dos planetas. Enquanto na Terra, os objetos espaciais em queda normalmente se queimam na atmosfera, a Lua está coberta de crateras porque não tem atmosfera.

A Lua deteriorada tem um grande efeito na Terra. Não só controla as marés, como também estabiliza a Terra e reduz a quantidade de oscilação no seu eixo. Sem a Lua a servir de âncora, o nosso clima seria extremamente instável e isso reduziria a capacidade da Terra de albergar vida.

Porque é que Io, Europa, Ganimedes e Calisto são conhecidas como as "luas galileanas"?

Galileu Galilei (1594 – 1642) foi um físico, matemático, astrônomo e filósofo italiano, considerado uma figura extremamente importante na Revolução Científica. É frequentemente aclamado como "O Pai da Ciência Moderna", pois foi o primeiro a implementar o "método científico experimental". Algumas das suas muitas realizações incluem a construção do primeiro telescópio. Com este telescópio, observou a "estrela" mais brilhante no céu e encontrou 4 pequenas "estrelas" a orbitar ao seu redor, invisíveis a olho nu. Rapidamente percebeu que estes objetos brilhantes não eram estrelas. Estava na verdade a observar Júpiter e tinha descoberto as suas 4 maiores luas. Deu às luas os nomes de Ganimedes, Io, Calisto e Europa, mas juntas são conhecidas como as "luas galileanas" de Júpiter.

Apesar de ter dado uma contribuição tão enorme para a ciência, a Igreja Católica Romana não aprovou o trabalho de Galileu. Em 1633, a Inquisição condenou-o por heresia. Forçaram-no a retirar publicamente o seu apoio a Copérnico e ao sistema heliocêntrico e sentenciaram-no à prisão perpétua. Devido à sua idade avançada e má saúde, a sentença foi alterada no dia seguinte para lhe permitir cumpri-la em prisão domiciliar.

Europa é a menor mas a mais interessante lua de Júpiter porque é considerada um candidato para albergar vida extraterrestre. Tem cerca de um quarto do tamanho da Terra. Está coberta por uma crosta de gelo, sob a qual se encontra o maior oceano de todo o Sistema Solar. Estima-se que este oceano possa ter uma profundidade de até 20 km (na Terra o ponto mais profundo de todos os oceanos é de apenas cerca de 11 km).

Embora a temperatura superficial de Europa seja em média de −160 °C, vulcões que criam fontes termais quentes no fundo do oceano de Europa poderiam criar refúgios para a vida. A energia necessária para estes vulcões é fornecida pela decadência radioativa natural (como na Terra) no interior rochoso de Europa ou pelos efeitos de maré causados pelo próximo Júpiter.

Esta imagem tirada pela missão Galileu mostra a superfície gelada de Europa (Fonte: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Pequenas algas (ou lulas gigantes!) realmente nadam no oceano de Europa? Ainda não sabemos. A resposta depende dos mecanismos desconhecidos para a origem da vida em si, bem como das condições de Europa. Uma missão espacial à lua de Júpiter pode fornecer mais pistas. Por exemplo, uma nave espacial pousando na superfície gelada de Europa poderia procurar moléculas orgânicas produzidas pela vida no oceano. O gelo em Europa é demasiado espesso para ser perfurado, mas os processos geológicos podem transportar componentes oceânicas para a superfície onde uma sonda espacial poderia encontrá-las.

Europa não só tem o que parece ser água líquida, como também tem uma fina atmosfera de oxigênio. No entanto, apesar da água e do oxigênio, viver em Europa ainda seria extremamente difícil. A superfície recebe cerca de 5.400 mSv (a unidade para a dose de radiação, Sievert, está definida no capítulo Benefícios e Riscos) de radiação emitida por Júpiter, uma dose fatal para os seres humanos. Teria de se viver abaixo da superfície, onde é mais quente. Mas depois há também a gravidade muito menor, outro risco de saúde para os seres humanos.

Há muitas vezes muita confusão sobre a terminologia quando se trata dos objetos menores que atravessam o nosso céu de vez em quando. Aqui estão algumas definições:

Os meteoroides são pequenas rochas no nosso sistema solar com dimensões inferiores a 10 m. Se atingirem a nossa atmosfera, muitas vezes queimar-se-ão devido ao calor causado pelo atrito. Isso forma uma linha ardente no céu. Este caminho é chamado de meteoro, mas provavelmente o conhece como "estrela cadente". No entanto, se o meteoroide não se queimar completamente e sobreviver a um impacto com a Terra, o pedaço de rocha restante é chamado de meteorito. Podem encontrar-se meteoritos em todo o planeta, mas especialmente na Antártida, pois os meteoritos são fáceis de ver sobre o gelo e o frio protege-os da transformação geológica.

Os asteroides são maiores. Podem ter tamanhos de vários quilômetros. A maioria deles encontra-se no cinturão de asteroides principal, que orbita o Sol entre Marte e Júpiter.

Os cometas têm entre 1 km e 20 km de comprimento e são compostos principalmente por gelo e poeira. É por isso que às vezes podem ser chamados de "bolas de neve sujas". Têm órbitas extremamente elípticas e, por causa disso, passam a maior parte do tempo no Sistema Solar distante, além de Plutão. No entanto, quando se aproximam do Sol, são aquecidos e o gelo derrete e evapora, deixando uma cauda de gás para trás. Muitas vezes podem ver-se duas caudas num cometa. Uma é feita de poeira e mostra a direção de viagem, e uma sempre apontará para longe do Sol porque é feita de gás que é arrancado da superfície do cometa pelo vento solar.

A imagem superior mostra um meteorito, chamado EETA 79001, encontrado no gelo na Antártida. É muito provavelmente originário de Marte. O cubo mostrado tem lados de 1 cm. (Fonte: LPI/NASA). A imagem do meio mostra parte do asteroide Mathilde, com cerca de 59 por 47 km. A superfície apresenta muitas crateras grandes (Fonte: JHU/APL/NASA). A terceira imagem é do cometa West. A fina cauda azul é feita de gases e a larga cauda branca é feita de partículas de poeira microscópicas (Fonte: John Laborde).

Estes pequenos objetos rochosos ou gelados colidem com outros objetos no sistema solar com uma regularidade razoável. Provavelmente pode perceber isso se olhar para uma imagem de todas as crateras na nossa Lua ou no planeta Mercúrio. Felizmente, temos algo que eles não têm. A Terra tem uma atmosfera.

Normalmente os objetos que colidem com a Terra são pequenos. Enquanto viajam pela atmosfera, o atrito que criam gera muito calor e o objeto queima e se desintegra. Às vezes um pequeno fragmento pode conseguir passar, mas provavelmente atingirá o solo ou os oceanos sem magoar ninguém.

No entanto, muito raramente, um grande asteroide ou cometa atingirá o planeta e a atmosfera não será capaz de nos proteger. Por exemplo, acredita-se que há 56 milhões de anos, um asteroide com cerca de 10 km de largura atingiu a Terra na América Central, causando terremotos, enormes incêndios e gigantescos tsunamis. O impacto lançou cinzas e detritos para o ar, que bloquearam o sol durante meses, baixando as temperaturas globais para níveis de congelamento. Pensa-se que mais de dois terços das espécies da Terra foram mortas por este evento, incluindo os dinossauros. No entanto, embora os cientistas saibam com certeza que este asteroide colidiu com a Terra, há também algumas evidências de que pode ter sido apenas uma das muitas razões para a extinção dos dinossauros. Os registos fósseis mostram que o número de dinossauros já estava a diminuir significativamente antes do impacto e talvez o asteroide apenas os tenha acabado.

Mas e nós? O que aconteceria se um asteroide atingisse a Terra hoje?

Dependeria principalmente de quão grande seria. Se fosse do tamanho de uma casa, poderia achatar edifícios de concreto a meio quilômetro do ponto de impacto. No entanto, um asteroide com um quilômetro de largura causaria muito mais danos, como o que pode ter exterminado os dinossauros. Mas por mais assustador que tudo isso possa parecer, as chances de colidir com um asteroide dessa escala são muito baixas, talvez um grande asteroide a cada 100 milhões de anos.

Normalmente não se encontram estrelas sozinhas. Uma galáxia é uma coleção de um enorme número de estrelas que estão todas gravitacionalmente ligadas entre si. Há um número incontável de galáxias. Algumas são chamadas de galáxias anãs, contendo cerca de dez milhões de estrelas, 500 vezes menores do que a nossa própria galáxia. Algumas são inimaginalmente grandes, 20 vezes maiores do que a nossa galáxia e contendo literalmente trilhões de estrelas.

Apesar desta enorme variedade, a maioria das galáxias forma padrões semelhantes, por isso é possível categorizar as galáxias com bastante facilidade. O esquema de classificação mais utilizado foi inventado pelo astrônomo americano Edwin Hubble em 1936. Hubble identificou três tipos principais de galáxias com base na sua aparência visível.

As elípticas são galáxias de forma aproximadamente elíptica e geralmente consistem em estrelas mais velhas e de baixa massa, com um número muito baixo de novas estrelas se formando.

As galáxias espirais são muito mais comuns do que as elípticas. Consistem num disco relativamente plano e em rotação de estrelas que geralmente formam estruturas espirais e uma concentração central de estrelas chamada bojo. Os braços tendem a ter estrelas mais jovens e mais quentes com altas taxas de formação de novas estrelas, enquanto o bojo central contém estrelas ligeiramente mais velhas. Muitas destas galáxias têm uma barra central de estrelas no centro.

As lenticulares estão no meio. Geralmente contêm discos como as galáxias espirais, mas são muito menos bem definidos e menos novas estrelas são criadas. É como se o material no disco tivesse sido simplesmente esgotado e tudo que restasse fosse poeira. Tendem a ter bojos muito maiores e a conter estrelas muito mais velhas, mais como as galáxias elípticas.

Hubble também identificou uma quarta categoria. As irregulares. Estas são galáxias que não se enquadram nas outras categorias pois não têm uma forma bem definida. Pensa-se que estas são galáxias que costumavam ter uma forma definida, mas foram distorcidas pela gravidade de outro objeto grande.

Estamos localizados dentro de uma galáxia chamada Via Láctea. É uma galáxia espiral contendo aproximadamente 200 – 400 bilhões de estrelas, que se estende por 100.000 anos-luz. O nosso Sol é apenas uma dessas estrelas na nossa Via Láctea. O nosso Sol é apenas uma das estrelas na nossa galáxia, localizado a cerca de dois terços do centro num dos seus braços espirais.

Quando os astrônomos descobriram isso, o sistema heliocêntrico teve que ser adaptado. O Sol obviamente já não é o centro do Universo. Acreditava-se que a Via Láctea era o nosso Universo inteiro até Edwin Hubble descobrir milhares de outras galáxias.

Desenho da Via Láctea mostrando a sua forma espiral com a localização aproximada do nosso Sol (Fonte: HEASARC/NASA)

A expressão Via Láctea tem dois significados. Por um lado, é o nome da nossa galáxia natal, como descrito antes. Por outro lado, é a faixa ténue que se pode ver no céu noturno. No mito grego, a Via Láctea foi causada pelo leite derramado por Hera ao amamentar Heracles.

Quase todas as estrelas que se podem ver no céu à noite a olho nu pertencem à nossa galáxia. A faixa ténue chamada Via Láctea surge porque estamos a olhar em direção ao centro da nossa galáxia, em direção ao bojo. A maior concentração de estrelas é o que torna esta região muito mais brilhante.

A Via Láctea e algumas constelações conhecidas (Fonte: Fred Bruenjes)

O espaço entre as estrelas não está vazio. Podem encontrar-se enormes nuvens compostas por poeira e gás. Isto é chamado de meio interestelar, ou seja, a matéria entre as estrelas.

O meio interestelar é extremamente rarefeito pelos padrões terrestres: na sua densidade máxima, é ainda mais vazio do que o melhor vácuo que conseguimos produzir na Terra. No entanto, a massa total do meio interestelar equivale a cerca de 10 vezes a massa de todas as estrelas na nossa Via Láctea, simplesmente porque o espaço entre as estrelas é tão vasto.

Em 25 de agosto de 2012, a Voyager 1 alcançou o meio interestelar, tornando-se o primeiro objeto fabricado pelo homem a fazê-lo. A Voyager 1 estudará plasma interestelar e poeira até ao fim da missão em 2025.

A imagem mostra uma enorme nuvem interestelar de gás e poeira na Nebulosa Trifid (Fonte: Arizona State University)

Tal como as estrelas, as galáxias também podem estar gravitacionalmente ligadas. Se houver menos de 50 galáxias, diz-se que as galáxias fazem parte de um grupo de galáxias. A nossa galáxia, a Via Láctea, faz parte do Grupo Local, que contém mais de 30 galáxias. A maior galáxia do grupo (somos a segunda) é Andrómeda, que é grande o suficiente para ser vista a olho nu como um ponto difuso no céu do Norte.

Andrómeda é bastante semelhante à nossa galáxia – mesma forma espiral – mas tem muito mais estrelas. Estima-se que contenha aproximadamente um trilhão de estrelas. Estudos recentes sugeriram que Andrómeda foi criada pela colisão de 2 galáxias menores há bilhões de anos, o que provavelmente acontecerá novamente à medida que a Via Láctea e Andrómeda se aproximam uma da outra a velocidades de 500.000 km/h. Pensa-se que colidiremos em cerca de 4,5 bilhões de anos.

Nem todas as galáxias do grupo são como a nossa. Duas das galáxias muito menores são galáxias satélites que orbitam a Via Láctea e são conhecidas como as Nuvens de Magalhães Grande e Pequena.

Se houver mais de 50 galáxias agrupadas, elas estão no que se chama de aglomerado de galáxias. Os aglomerados podem ter milhares de galáxias a viajar juntas. Às vezes, os aglomerados podem combinar-se para formar superaglomerados. Os superaglomerados são tão grandes que já não estão gravitacionalmente ligados. Podem formar enormes paredes de galáxias abrangendo centenas de milhões de anos-luz. Uma dessas paredes extraordinárias é chamada de Grande Muralha ou Muralha da Coma. O seu tamanho é de 300 milhões por 500 milhões de anos-luz, com uma espessura de 15 milhões de anos-luz.

Em astronomia, as escalas necessárias são muitas vezes extremamente grandes e por isso às vezes são necessárias novas unidades. Um ano-luz representa a distância que a luz percorre num ano:

1 ano-luz (al) = 9,461 × 10¹⁵ m

Outra unidade é o parsec:

1 parsec (pc) = 3,26 anos-luz (al)

Para distâncias muito grandes, são normalmente utilizados o quiloparsec e o Megaparsec:

1 quiloparsec (kpc) = 1.000 pc

1 Megaparsec (Mpc) = 1.000.000 pc

Pode também encontrar unidades astronômicas (UA). 1 UA é a distância média entre a Terra e o Sol:

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

O espaço é grande e cheio de objetos fascinantes que estão simplesmente demasiado longe para chegarmos lá. Como resultado, a maioria do que sabemos sobre o Universo vem da medição da radiação que os objetos emitem, como fotões ou raios X.

Usando estas emissões, uma das coisas que podemos calcular é o tamanho da força gravitacional que o objeto em questão gera. Na década de 1930, um astrônomo chamado Fritz Zwicky descobriu que o aglomerado de galáxias da Coma parecia ter "massa em falta". O aglomerado tinha muito mais gravidade do que podia ser explicado. Podemos ver as estrelas usando telescópios óticos e podemos ver o gás quente dentro do aglomerado usando telescópios de raios X e, assim, calcular a sua massa. No entanto, os efeitos gravitacionais do aglomerado eram muito mais elevados do que o esperado, sugerindo que havia mais massa; massa que não podemos ver ou detetar. Isso é o que passou a ser chamado de "Matéria Escura".

Desde então, houve estudos extensivos sobre matéria escura. Parece que a matéria normal, os átomos que compõem a nossa Terra, planetas, estrelas e o meio interestelar só podem explicar 4% da massa do Universo. O resto é inexplicável.

Como não podemos detetar diretamente a matéria escura, encontramo-la indiretamente através do movimento das estrelas nas galáxias, e das galáxias e poeira nos aglomerados. Não sabemos de que é feita a matéria escura, mas há muitas teorias e experimentos para tentar descobrir. Por exemplo, alguns cientistas acreditam que a matéria escura são buracos negros criados no big bang ou anãs castanhas, pequenas estrelas frias que são demasiado pequenas para queimar hidrogênio em hélio. No entanto, a teoria mais comumente aceita é que a matéria escura é feita de partículas elementares ainda não descobertas chamadas WIMPs (Partículas Massivas de Interação Fraca). Um dos experimentos concebidos para procurar WIMPs chama-se DRIFT e está localizado a 1.100 m abaixo do solo na mina de Boulby em North Yorkshire, Reino Unido.