Numele propriu al Soarelui nostru este Sol, motiv pentru care sistemul stelar în care trăim se numește Sistemul Solar. Soarele este cel care furnizează sursa de energie ce alimentează toată viața de pe Pământ și fără el nu am exista. Cu toate acestea, față de alte stele, Soarele este o stea destul de obișnuită. Stelele pot avea mase cuprinse între 0,08 și 80 de ori masa Soarelui.

Soarele nostru are o rază de 697.000 km (comparativ cu raza Pământului de 6.378 km) și reprezintă aproximativ 99,8% din masa totală a întregului Sistem Solar.
La miezul Soarelui, temperaturile ajung la 15.600.000 °C (peste 15 milioane de grade), dar chiar și suprafața mai rece este de 5.800 °C. Aceste temperaturi sunt generate de procese nucleare. În fiecare secundă, aproximativ 6 miliarde de tone de nuclee de hidrogen sunt consumate în regiunea centrală a Soarelui și fuzionate în acest vast reactor nuclear stelar pentru a produce heliu. Aceasta generează o cantitate imensă de putere: 386 miliarde de miliarde de megawați (3,86×10²⁶ W). Vom detalia procesele nucleare mai târziu.

Iată o imagine tipică a Soarelui. Petele solare întunecate vizibile pe suprafața Soarelui sunt regiuni mai reci, cu temperaturi de aproximativ 3.800 °C. O pată solară poate fi de 2-3 ori diametrul Pământului (Sursă: Royal Swedish Academy of Science).

Petele solare sunt create atunci când câmpul magnetic intens al Soarelui „agită" suprafața Soarelui, dar cum se întâmplă exact acest lucru nu este încă pe deplin înțeles și reprezintă un vast domeniu de cercetare pentru astronomi.

Sistemul solar este format din Soare în centru și 8 planete care se mișcă pe orbite eliptice în jurul său. Soarele este mult mai mare decât planetele. Planetele în sine reprezintă mai puțin de 0,15% din masa sistemului solar. Planetele sunt vizibile doar pentru că lumina Soarelui se reflectă pe suprafața lor. Ele nu emit lumină proprie.
Există, de asemenea, multe corpuri mai mici, cum ar fi lunile care orbitează în jurul planetelor, asteroizi și comete. Pământul este a treia planetă de la Soare. Celelalte planete sunt numite după zei și zeițe grecești și romane. Acestea sunt (în ordinea depărtării de la Soare)

Mercur, numit după zeul roman al comerțului, călătoriilor și hoției.
Venus, numită după zeița romană a Iubirii, deoarece este atât de strălucitoare pe cer.
Pământ, numit literalmente după pământul sau solul pe care îl conține. Denumit și prin numele său latin, Terra.
Marte, numit după zeul roman al războiului din cauza culorii sale roșii furioase.
Jupiter, numit după zeul roman. Este cea mai mare planetă din sistemul solar.
Saturn, numit după zeul roman al agriculturii. Cunoscut pentru inelele sale frumoase.
Uranus, numit după zeul grec al cerului. A fost prima planetă descoperită folosind un telescop, și
Neptun, de la zeul roman al mării. Cunoscut și ca „gigantul albastru". Are 6 inele.

Pluton a fost considerat o planetă până în 2006, când a fost reclasificat ca planetă pitică. Sunt necesare 3 criterii pentru a fi definit ca planetă. Obiectul trebuie să orbiteze steaua sa, să aibă suficientă atracție gravitațională pentru a fi sferic și să aibă suficientă masă pentru a curăța zona din jurul orbitei sale. Pluton nu a îndeplinit al treilea criteriu.

Aici se poate vedea o fotocompoziție a Soarelui și a planetelor care arată dimensiunile lor diferite.
De la stânga la dreapta: suprafața Soarelui, Mercur, Venus, Pământ, Marte, Jupiter cu o lună, Saturn cu inelele sale, Uranus și Neptun. Dimensiunile planetelor sunt la scară, dar distanțele dintre planete nu sunt! (Sursă: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Mercur, Venus, Pământ și Marte sunt cu toții planete stâncoase. Cu toate acestea, în ciuda acestei caracteristici comune, în alte privințe aceste planete diferă enorm! Mercur nu are atmosferă și, ca urmare, arată foarte mult ca Luna, acoperit de cratere produse de nenumărate impacturi de meteoriți. Venus, a doua planetă de la Soare, este cea mai caldă. Are o temperatură medie de suprafață de 464 °C, zi și noapte. Cel mai înalt munte din sistemul solar este Olympus Mons pe Marte. Este de aproximativ trei ori mai înalt decât Muntele Everest, cel mai înalt munte de pe Pământ.
Pe de altă parte, Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun sunt giganți gazoși. Jupiter este de departe cea mai mare planetă a sistemului solar, cu mai multă masă decât toate celelalte planete la un loc. Este de 300 de ori mai masiv decât Pământul și are peste 60 de luni. Saturn are 9 inele planetare.

Planeta cea mai asemănătoare cu Pământul este Marte. Există dovezi că apa a existat pe Marte în trecut. Caracteristici care seamănă îndeaproape cu țărmuri, albii de râuri și insule sugerează că râuri mari au traversat odată planeta. Este o problemă nerezolvată unde a dispărut această apă. Din cauza posibilei existențe a apei, cel puțin în trecutul îndepărtat, Marte este considerat un candidat pentru a adăposti (sau fi adăpostit) viață în afara Pământului nostru. ExoMars a fost o misiune robotică condusă de Europa pe Marte, dezvoltată de ESA (Agenția Spațială Europeană) și Roscosmos. A fost lansată în 2016 și a implementat mai multe instrumente diferite. Trace Gas Orbiter (TGO) va orbita Marte în căutarea metanului, care ar putea indica dacă există sau a existat viață pe planetă. Un rover cu șase roți extrem de autonom, echipat cu o cameră pentru a fotografia suprafața și un burghiu subsuperficial de 2 m pentru a colecta probe de sol, din nefericire s-a prăbușit la aterizare.

În trecut, majoritatea civilizațiilor antice aveau un fel de model al Universului care plasa Pământul în repaus, chiar în centru. Egiptenii vedeau cerul ca trupul zeiței Nut, hindușii vedeau cerul sprijinindu-se pe colții unui elefant imens, babilonienii vedeau cerul ca interiorul unui clopot imens de sticlă, iar arabii vedeau cerul ca o cort imens.

Ptolemeu (aproximativ 100 – 170 d.Hr.), un cetățean roman care trăia în Egipt în secolul al II-lea d.Hr., era un astronom, matematician și geograf. A colectat și codificat o cantitate vastă de date astronomice și a elaborat un model pentru a descrie pozițiile planetelor, pe care l-a rezumat în cartea sa „Marea Compoziție Matematică".

Modelul său este numit sistem geocentric. În acest sistem se credea că Pământul era centrul Universului și că Luna, planetele și stelele orbitau în jurul lui în sfere concentrice. Universul era o sferă finită și în afara acestei sfere nu era nimic. Acest model a fost acceptat pe scară largă timp de peste 1.300 de ani.

Afirmațiile centrale ale teoriei sale sunt următoarele:

1. Pământul este staționar și localizat în centrul sistemului.
2. Soarele și Luna au mișcări circulare. Pământul este centrul acestor mișcări.
3. Fiecare dintre celelalte planete se mișcă într-un cerc, al cărui centru orbitează Pământul.

În trecut, ideea că Pământul era centrul a tot ceea ce exista era profund înrădăcinată în mintea tuturor și era dificil să convingi oamenii să creadă altceva. Cu toate acestea, au existat câțiva gânditori radicali, chiar din secolul al III-lea î.Hr., care credeau altfel. Aristarh din Samos (aproximativ 310 – 230 î.Hr.) credea că Soarele era de fapt adevăratul centru al Universului. La acea vreme, teoria sa nu a fost acceptată și a durat peste o mie de ani până când oamenii au început să o ia în considerare.

Astronomul polonez Nicolaus Copernicus (1473 – 1543) nu credea nici el în modelul geocentric al Universului. Copernicus a elaborat o nouă teorie numită sistemul heliocentric. Teoria lui Copernicus că Soarele este centrul Universului a fost cea mai radicală descoperire științifică a primei jumătăți a secolului al XVI^-lea și este adesea considerată punctul de plecare al întregii științe moderne. Descoperirea lui Copernicus a dus la o revizuire completă a cunoașterii despre lume, care fusese construită pe credința că Pământul era centrul Universului. Acum trebuia acceptat că Pământul nu era altceva decât o planetă printre altele.

În Sistemul Heliocentric, Soarele se află în centru și planetele se mișcă pe orbite în jurul Soarelui. Acesta era ceva extrem de dificil de acceptat la acea vreme, deoarece părea să fie opus viziunii plauzibile că Pământul trebuie să fie centrul a tot.

Copernicus a inclus manuscrise care descriu teoria sa în operele sale intitulate "De revolutionibus orbium coelestium libri vi" („Șase Cărți despre Revoluțiile Sferelor Cerești") dar nu au fost publicate ani de zile, până în 1543, anul morții sale.
La început, a avut doar câțiva credincioși fideli. Giordano Bruno (1548 – 1600) era un filosof și poet italian. Era și un susținător pasionat al teoriei lui Copernicus. A fost condamnat pentru erezie și liberă cugetare de Inchiziție, întemnițat 8 ani și în cele din urmă ars pe rug pentru credințele sale.
În cele din urmă, pe rând, oamenii de știință au început să adopte acest nou sistem. Cu toate acestea, nu a durat decât 100 de ani după moartea lui Copernicus până când teoria a fost pe deplin acceptată. De atunci, teoria sa a fost, bineînțeles, dovedită corectă. Galileo și Kepler au fost doi dintre primii oameni de știință care au găsit dovezi în sprijinul sistemului heliocentric.

Kepler a descoperit descrierea matematică a mișcării planetelor în jurul Soarelui. Așa-numitele legi ale lui Kepler au fost găsite prin inspecția detaliată a observațiilor astronomice ale planetelor efectuate și consemnate de Tycho Brahe. Aceste legi le descriu cu precizie în limbaj matematic.

Ele pot fi formulate astfel:

1. Orbitele planetelor sunt elipse cu Soarele la unul dintre focare.
2. Dreapta care unește planeta cu Soarele mătură arii egale în intervale de timp egale, pe măsură ce planeta călătorește pe elipsă.
3. Pătratul perioadei orbitale a unei planete în jurul Soarelui este proporțional cu cubul semiaxei mari a orbitei sale eliptice.

Figura ilustrează Legile lui Kepler arătând că orbita unei planete este o elipsă și că planeta mătură arii egale în intervale de timp egale (arii portocalii). Sunt ilustrate de asemenea axa mare și mică și focarele elipsei, precum și punctul din orbită cel mai aproape de Soare (Periheliu) și cel mai departe de Soare (Afeliu).

Planetele extra-solare sunt planete care orbitează alte stele. Astronomii devin din ce în ce mai pricepuți în a le găsi și, începând cu ianuarie 2017, aproximativ 3.447 au fost confirmate. Aceasta dovedește că este destul de comun ca stelele să fie însoțite de planete. Am dat deja peste câteva care ar putea avea proprietăți similare cu Pământul. Dacă am găsi o planetă cu dimensiuni, condiții de temperatură și atmosferă similare cu Pământul, ar putea fi posibil ca planeta să adăpostească viață extraterestră.

Planetele nu emit propria lor lumină, ceea ce le face atât de greu de depistat. În plus, planetele extra-solare sunt departe, deci este aproape imposibil să le vedem chiar dacă am știi exact unde să căutăm. Pentru a combate aceasta, astronomii au elaborat metode ingenioase de a vedea planetele indirect, folosind steaua-mamă.

De exemplu, dacă măsori lumina unei stele și constați că se diminuează la intervale regulate, ar putea fi pentru că o planetă trece în fața ei. Cu toate acestea, această metodă funcționează doar dacă orbita planetei o duce prin câmpul vizual al Pământului, ceea ce în multe cazuri nu s-ar întâmpla. Poți găsi și planete prin efectele lor gravitaționale. Efectul gravitațional al stelei forțează planetele pe o orbită în jurul ei, dar gravitația funcționează în ambele sensuri și efectul gravitațional al planetei va trage și steaua. Nu este atât de evident, deoarece stelele sunt mult mai mari și, prin urmare, au o forță gravitațională mult mai mare, dar dacă se măsoară poziția unei stele cu suficientă precizie, s-ar putea vedea „oscilând" pe cer pe măsură ce planeta o trage. Metodele pe care astronomii le folosesc sunt cel mai eficiente atunci când planetele sunt mari, motiv pentru care majoritatea planetelor găsite până acum sunt planete mari gazoase precum Jupiter. Cu toate acestea, folosind metode din ce în ce mai sofisticate, astronomii au găsit deja câteva zeci de astfel de planete asemănătoare Pământului și situate în zona locuibilă a stelelor lor.

Nu toate planetele au luni. Mercur și Venus, de exemplu, călătoresc singure în jurul Soarelui. Cu toate acestea, unele planete au multe. Jupiter are peste 60 de luni. Planeta noastră are o singură lună și este singurul loc din afara Pământului pe care omenirea l-a vizitat. Astronomii cred că un obiect de aproximativ dimensiunea lui Marte a colizionat cu Pământul și Luna s-a format din resturi.

Această fotocompoziție arată Jupiter cu Pata sa Roșie, o furtună complexă gigantică de aproximativ trei ori mai mare decât Pământul și cu viteze ale vântului de până la 450 km/h. Pe partea dreaptă a imaginii se află lunile galileene (Io, Europa, Ganimede și Callisto - de sus în jos). Desigur, în realitate Jupiter și lunile sunt mult mai departe unul de altul decât se arată aici.

Neil Armstrong a devenit primul om pe Lună pe 21 iulie 1969, ceea ce este o realizare impresionantă dacă se ia în considerare că Luna se află la o distanță medie de 384.400 km. Luna este bombardată cu o ploaie constantă de meteoroizi, asteroizi și comete, ca și majoritatea planetelor. În timp ce pe Pământ, obiectele spațiale care cad sunt de obicei arse în atmosferă, Luna este acoperită de cratere deoarece nu are atmosferă.

Luna deteriorată are un efect major asupra Pământului. Nu numai că controlează mareele, dar stabilizează și Pământul și reduce cantitatea de oscilare pe axa sa. Fără Lună care să acționeze ca ancoră, clima noastră ar fi extrem de instabilă și aceasta ar reduce capacitatea Pământului de a adăposti viață.

De ce Io, Europa, Ganimede și Callisto sunt cunoscute ca „lunile galileene"?

Galileo Galilei (1594 – 1642) a fost un fizician, matematician, astronom și filosof italian, considerat o figură extrem de importantă în Revoluția Științifică. Este adesea omagiat ca „Părintele Științei Moderne", deoarece a fost primul care a implementat „metoda științifică experimentală". Printre numeroasele sale realizări se numără construirea primului telescop. Cu acest telescop, a observat cea mai strălucitoare „stea" de pe cer și a găsit 4 mici „stele" care orbitau în jurul ei, invizibile cu ochiul liber. Curând și-a dat seama că aceste obiecte luminoase nu erau de fapt stele. Observa de fapt Jupiter și descoperise cele 4 luni ale sale cele mai mari. A denumit lunile Ganimede, Io, Callisto și Europa, dar împreună sunt cunoscute ca „lunile galileene" ale lui Jupiter.

În ciuda contribuției sale uriașe la știință, Biserica Catolică Romană nu a aprobat munca lui Galileo. În 1633, Inchiziția l-a condamnat pentru erezie. L-au forțat să își retragă public sprijinul față de Copernicus și sistemul heliocentric și l-au condamnat la închisoare pe viață. Din cauza vârstei înaintate și a sănătății precare, sentința a fost modificată a doua zi pentru a-i permite să-și ispășească pedeapsa sub arest la domiciliu.

Europa este cea mai mică, dar cea mai interesantă lună a lui Jupiter, deoarece este considerată un candidat pentru a adăposti viață extraterestră. Are aproximativ un sfert din dimensiunea Pământului. Este acoperită de o crustă de gheață, sub care se găsește cel mai mare ocean din întreg Sistemul Solar. Se estimează că acest ocean ar putea avea o adâncime de până la 20 km (pe Pământ, cel mai adânc punct din toate oceanele este de doar aproximativ 11 km).

Deși temperatura medie a suprafeței Europei este de −160 °C, vulcanii care creează venturi termale fierbinți pe fundul oceanului Europei ar putea crea refugii pentru viață. Energia necesară pentru acești vulcani este furnizată fie de dezintegrarea radioactivă naturală (ca pe Pământ) în interiorul stâncos al Europei, fie de efectele de maree cauzate de Jupiterul din apropiere.

Această imagine realizată de misiunea Galileo arată suprafața înghețată a Europei (Sursă: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Înoată cu adevărat alge mici (sau calmari giganți!) în oceanul Europei? Nu știm încă. Răspunsul depinde de mecanismele necunoscute ale originii vieții în sine, precum și de condițiile de pe Europa. O misiune spațială la luna lui Jupiter ar putea oferi mai multe indicii. De exemplu, o navă spațială care aterizează pe suprafața înghețată a Europei ar putea căuta molecule organice produse de viața din ocean. Gheața de pe Europa este prea groasă pentru a fi forată, dar procesele geologice pot transporta componente oceanice la suprafață, unde ar putea fi găsite de o sondă spațială.

Europa nu are doar ceea ce pare a fi apă lichidă, ci are și o subțire atmosferă de oxigen. Totuși, în ciuda apei și a oxigenului, a trăi pe Europa ar fi în continuare extrem de dificil. Suprafața primește aproximativ 5.400 mSv (unitatea pentru doza de radiații, Sievert, este definită în capitolul Beneficii și Riscuri) de radiații emise de Jupiter, o doză fatală pentru oameni. Ar trebui să se trăiască sub suprafață, unde este mai cald. Dar mai există și gravitația mult mai mică, un alt risc de sănătate pentru oameni.

Există adesea multă confuzie cu privire la terminologie când vine vorba de obiectele mai mici care traversează cerul nostru din când în când. Iată câteva definiții:

Meteoroizii sunt roci mici din sistemul nostru solar cu dimensiuni mai mici de 10 m. Dacă ajung în atmosfera noastră, vor arde adesea din cauza căldurii generate de fricțiune. Aceasta formează o linie arzătoare pe cer. Această traiectorie se numește meteor, dar probabil o cunoașteți ca „stea căzătoare". Cu toate acestea, dacă meteoroidul nu arde complet și supraviețuiește unui impact cu Pământul, bucata de rocă care rămâne se numește meteorit. Se pot găsi meteorite pe întreg globul, dar mai ales în Antarctica, deoarece meteoritele sunt ușor de văzut pe gheață și frigul le protejează de transformarea geologică.

Asteroizii sunt mai mari. Pot ajunge la dimensiuni de mulți kilometri. Majoritatea lor se găsesc în centura principală de asteroizi care orbitează Soarele între Marte și Jupiter.

Cometele au între 1 km și 20 km lungime și sunt alcătuite în principal din gheață și praf. De aceea, uneori pot fi numite „bulgări de zăpadă murdari". Au orbite extrem de eliptice și, din această cauză, petrec cea mai mare parte a timpului departe în Sistemul Solar, dincolo de Pluton. Cu toate acestea, când se apropie de Soare, sunt încălzite și gheața se topește și se evaporă, lăsând o coadă de gaz în urmă. Adesea se pot vedea două cozi la o cometă. Una este făcută din praf și arată direcția de deplasare, iar una va fi mereu îndreptată departe de Soare, deoarece este făcută din gaz care este smuls de pe suprafața cometei de vântul solar.

Imaginea de sus arată un meteorit, numit EETA 79001, găsit pe gheața din Antarctica. Este foarte probabil originar de pe Marte. Cubul afișat are laturi de 1 cm. (Sursă: LPI/NASA). Imaginea din mijloc arată o parte din asteroidul Mathilde, de aproximativ 59 pe 47 km. Suprafața prezintă multe cratere mari (Sursă: JHU/APL/NASA). A treia imagine este cea a cometei West. Coada subțire albastră este formată din gaze, iar coada largă albă este formată din particule de praf microscopice (Sursă: John Laborde).

Aceste mici obiecte stâncoase sau înghețate intră în coliziune cu alte obiecte din sistemul solar cu o anumită regularitate. Probabil că vă puteți da seama dacă priviți o imagine a tuturor craterelor de pe Luna noastră sau de pe planeta Mercur. Din fericire, avem ceva ce ele nu au. Pământul are o atmosferă.

De obicei, obiectele care intră în coliziune cu Pământul sunt mici. Pe măsură ce călătoresc prin atmosferă, fricțiunea pe care o creează generează multă căldură și obiectul arde și se dezintegrează. Uneori un mic fragment ar putea trece, dar probabil va lovi solul sau oceanele fără să rănească pe nimeni.

Cu toate acestea, foarte rar, un asteroid mare sau o cometă vor lovi planeta și atmosfera nu va putea să ne protejeze. De exemplu, se crede că acum 56 de milioane de ani, un asteroid de aproximativ 10 km lățime a lovit Pământul în America Centrală, cauzând cutremure, incendii uriașe și tsunami giganți. Impactul a aruncat cenușă și resturi în aer, care au blocat soarele timp de luni, scăzând temperaturile globale la sub zero. Se crede că peste două treimi din speciile de pe Pământ au fost ucise de acest eveniment, inclusiv dinozaurii. Cu toate acestea, deși oamenii de știință știu cu certitudine că acest asteroid a intrat în coliziune cu Pământul, există și unele dovezi că ar fi putut fi doar unul dintre multele motive pentru dispariția dinozaurilor. Înregistrările fosile arată că numărul dinozaurilor era deja în scădere semnificativă înainte de impact și poate că asteroidul i-a terminat.

Dar noi? Ce s-ar întâmpla dacă un asteroid ar lovi Pământul astăzi?

Ar depinde în principal de cât de mare ar fi. Dacă ar fi de mărimea unei case, ar putea dărâma clădiri din beton la jumătate de milă de punctul de impact. Totuși, un asteroid de un milă lățime ar provoca mult mai multe daune, ca cel care ar fi putut exterminat dinozaurii. Dar oricât de înfricoșător ar părea toate acestea, șansele de a intra în coliziune cu un asteroid de acea magnitudine sunt foarte mici, poate un asteroid mare la fiecare 100 de milioane de ani.

De obicei nu găsești stele singure. O galaxie este o colecție de un număr enorm de stele care sunt toate legate gravitațional unele de altele. Există un număr nenumărat de galaxii. Unele sunt numite galaxii pitice, conținând zece milioane sau cam așa ceva de stele, de 500 de ori mai mici decât propria noastră galaxie. Unele sunt inimaginabil de mari, de 20 de ori mai mari decât galaxia noastră și conținând literalmente trilioane de stele.

În ciuda acestei game enorme, majoritatea galaxiilor se formează în modele similare, deci poți categorisi galaxiile destul de ușor. Cel mai utilizat sistem de clasificare a fost inventat de astronomul american Edwin Hubble în 1936. Hubble a identificat trei tipuri principale de galaxii bazate pe aspectul lor vizibil.

Elipticele sunt galaxii de formă aproximativ eliptică și constau de obicei din stele mai vechi, de masă mică și au un număr foarte scăzut de stele noi în formare.

Galaxiile spirale sunt mult mai comune decât elipticele. Acestea constau dintr-un disc relativ plat și rotitor de stele care formează în general structuri spiralate și o concentrație centrală de stele numită bul. Brațele tind să aibă stele mai tinere și mai fierbinți cu rate ridicate de formare de stele noi, în timp ce bulul central conține stele ușor mai vechi. Multe dintre aceste galaxii au o bară centrală de stele în centru.

Lenticularele se află undeva la mijloc. De obicei conțin discuri ca galaxiile spirale, dar sunt mult mai puțin bine definite și mai puține stele noi sunt create. Este ca și cum materialul din disc ar fi fost pur și simplu epuizat și tot ce mai rămâne este praf. Tind să aibă buluri mult mai mari și să conțină stele mult mai vechi, mai asemănătoare cu galaxiile eliptice.

Hubble a identificat și o a patra categorie. Neregularele. Acestea sunt galaxii care nu se potrivesc în celelalte categorii, deoarece nu au o formă bine definită. Se crede că acestea sunt galaxii care aveau odată o formă definită, dar au fost distorsionate de gravitația unui alt obiect mare.

Ne aflăm în interiorul unei galaxii numite Calea Lactee. Este o galaxie spirală conținând aproximativ 200 – 400 de miliarde de stele, care se întinde pe 100.000 de ani-lumină. Soarele nostru este doar una dintre aceste stele în Calea Lactee. Soarele nostru este doar una dintre stelele din galaxia noastră, situată la aproximativ două treimi față de centru în unul dintre brațele sale spiralate.

Când astronomii au descoperit acest lucru, sistemul heliocentric a trebuit adaptat. Soarele evident nu mai este centrul Universului. Se credea că Calea Lactee era întregul nostru Univers până când Edwin Hubble a descoperit mii de alte galaxii.

Desen al Căii Lactee arătând forma sa spiralată cu locația aproximativă a Soarelui nostru (Sursă: HEASARC/NASA)

Expresia Calea Lactee are două sensuri. Pe de o parte este numele galaxiei noastre acasă, cum s-a descris mai sus. Pe de altă parte este banda palidă pe care o poți vedea pe cerul nopții. În mitologia greacă, Calea Lactee a fost cauzată de laptele vărsat de Hera când o alăpta pe Heracle.

Aproape toate stelele pe care le poți vedea pe cer noaptea cu ochiul liber aparțin galaxiei noastre. Banda palidă numită Calea Lactee apare deoarece privim spre centrul galaxiei noastre, spre bul. Concentrația mai mare de stele este ceea ce face ca această regiune să fie mult mai strălucitoare.

Calea Lactee și câteva constelații cunoscute (Sursă: Fred Bruenjes)

Spațiul dintre stele nu este gol. Se pot găsi nori uriași formați din praf și gaz. Acesta se numește mediu interstelar, adică materia dintre stele.

Mediul interstelar este extrem de rarefiat față de standardele terestre: la cea mai mare densitate a sa, este chiar mai gol decât cel mai bun vid pe care îl putem produce pe Pământ. Cu toate acestea, masa totală a mediului interstelar se ridică la aproximativ 10 ori masa tuturor stelelor din Calea Lactee, pur și simplu pentru că spațiul dintre stele este atât de vast.

Pe 25 august 2012, Voyager 1 a ajuns la mediul interstelar, devenind primul obiect fabricat de om care a făcut acest lucru. Voyager 1 va studia plasma și praful interstelar până la sfârșitul misiunii în 2025.

Imaginea arată un nor interstelar uriaș de gaz și praf în Nebuloasa Trifidă (Sursă: Arizona State University)

Ca și stelele, galaxiile pot fi legate gravitațional unele de altele. Dacă există mai puțin de 50 de galaxii, se spune că galaxiile fac parte dintr-un grup de galaxii. Galaxia noastră, Calea Lactee, face parte din Grupul Local, care conține peste 30 de galaxii. Cea mai mare galaxie din grup (suntem a doua) este Andromeda, care este suficient de mare pentru a fi văzută cu ochiul liber ca un punct neclar pe cerul nordic.

Andromeda este destul de similară cu galaxia noastră – aceeași formă spiralată – dar are mult mai multe stele. Se estimează că conține aproximativ un trilion de stele. Studii recente au sugerat că Andromeda a fost creată prin coliziunea a 2 galaxii mai mici cu miliarde de ani în urmă, ceea ce este probabil să se întâmple din nou deoarece Calea Lactee și Andromeda se apropie una de cealaltă cu viteze de 500.000 km/h. Se crede că vom coliza în aproximativ 4,5 miliarde de ani.

Nu toate galaxiile din grup sunt ca a noastră. Două dintre galaxiile mult mai mici sunt galaxii satelit care orbitează Calea Lactee și sunt cunoscute sub numele de Marele și Micul Nor al lui Magellan.

Dacă există mai mult de 50 de galaxii grupate împreună, ele se află în ceea ce se numește o aglomerare de galaxii. Aglomerările pot conține mii de galaxii care călătoresc împreună. Uneori aglomerările se pot combina pentru a forma superaglomerări. Superaglomerările sunt atât de mari că nu mai sunt gravitațional legate. Ele pot forma pereți uriași de galaxii care se întind pe sute de milioane de ani-lumină. Unul dintre acești pereți extraordinari se numește Marele Zid sau Zidul Coma. Dimensiunea sa este de 300 de milioane pe 500 de milioane de ani-lumină, cu o grosime de 15 milioane de ani-lumină.

În astronomie, scările necesare sunt adesea extrem de mari și, prin urmare, uneori sunt necesare unități noi. Un an-lumină reprezintă distanța pe care o poate parcurge lumina într-un an:

1 an-lumină (al) = 9,461 × 10¹⁵ m

O altă unitate este parsec-ul:

1 parsec (pc) = 3,26 ani-lumină (al)

Pentru distanțe foarte mari se folosesc în mod obișnuit kilo-parsec-ul și Mega-parsec-ul:

1 kilo-parsec (kpc) = 1.000 pc

1 Megaparsec (Mpc) = 1.000.000 pc

Puteți găsi și unități astronomice (UA). 1 UA este distanța medie dintre Pământ și Soare:

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

Spațiul este mare și plin de obiecte fascinante care sunt prea departe pentru a ajunge la ele. Ca urmare, cea mai mare parte din ceea ce știm despre Univers provine din măsurarea radiației pe care obiectele o emit, cum ar fi fotoni sau raze X.

Folosind aceste emisii, unul dintre lucrurile pe care le putem calcula este dimensiunea forței gravitaționale pe care obiectul în cauză o generează. În anii 1930, un astronom pe nume Fritz Zwicky a descoperit că aglomerarea de galaxii Coma părea să aibă „masă lipsă". Aglomerarea avea mult mai multă gravitație decât putea fi explicată. Putem vedea stelele folosind telescoape optice și putem vedea gazul fierbinte din aglomerare folosind telescoape cu raze X și, astfel, calculăm masa lor. Cu toate acestea, efectele gravitaționale ale aglomerării erau mult mai mari decât era de așteptat, sugerând că exista mai multă masă; masă pe care nu o putem vedea sau detecta. Aceasta este ceea ce a ajuns să fie numită „Materie Întunecată".

De atunci, au existat studii extinse ale materiei întunecate. Se pare că materia normală, atomii care alcătuiesc Pământul, planetele, stelele și mediul interstelar pot justifica doar 4% din masa Universului. Restul este inexplicabil.

Deoarece nu putem detecta materia întunecată în sine, o găsim indirect prin mișcarea stelelor în galaxii și a galaxiilor și prafului în aglomerări. Nu știm din ce este făcută materia întunecată, dar există multe teorii și experimente care lucrează pentru a afla. De exemplu, unii oameni de știință cred că materia întunecată este găuri negre create în Big Bang sau pitice brune, stele mici reci care sunt prea mici pentru a arde hidrogen în heliu. Cu toate acestea, teoria cel mai frecvent acceptată este că materia întunecată este alcătuită din particule elementare nedescoperite încă, numite WIMP (Particule Masive cu Interacțiune Slabă). Unul dintre experimentele concepute pentru a căuta WIMP se numește DRIFT și este situat la 1.100 m sub pământ la mina Boulby din North Yorkshire, Marea Britanie.