A Földet is magában foglaló bolygórendszer központi csillagát, amely körül a többi égitest kering, Napnak nevezzük, rendszerünket pedig Naprendszernek. A Nap az az energiaforrás, amely az életet fenntartja a Földön, nélküle nem léteznénk. Azonban a csillagokat tekintve a Nap egyészen átlagosnak tekinthető. A csillagok között van olyan, amelyik a Nap tömegének csupán 0,08-szorosa, de olyan is, amelyik 80-szorosa.

A Nap sugara 697 ezer kilométer (a Földé csak 6378km), és a Naprendszer tömegének 99,8%-át képviseli.
A Nap magjának hőmérséklete 15600000°C (több, mint 15 millió fok), de a leghidegebb felületi része is 5800°C. Ezt a hőmérsékletet magfizikai folyamatok tartják fenn. Minden egyes másodpercben 6 milliárd tonna hidrogénatommag alakul át héliummá a Nap központi részében, ebben a hatalmas csillagreaktorban. Ez a folyamat óriási teljesítményt eredményez: 386 milliárdszor milliárd megawattot (azaz 3.86x10²⁶W). Később ezekkel a magfizikai folyamatokkal behatóbban is foglalkozunk.

Itt a Napról láthatunk egy tipikus képet. A sötét foltok a Nap felszínén olyan hűvösebb helyek, ahol a hőmérséklet csak körülbelül 3800°C. A napfoltok a Föld átmérőjénél akár 2-3-szor nagyobbak is lehetnek.

A napfoltok úgy keletkeznek, hogy a Nap erős mágneses tere felkavarja a Nap felszínét, de a mechanizmus teljes mértékben még nem ismert, ezért a csillagászok ezzel a problémával jelenleg is elmélyülten foglalkoznak.

A Naprendszer a központban elhelyezkedő Napból és 8 körülötte elliptikus pályán keringő bolygóból áll. A Nap jóval nagyobb, mint a bolygók. A bolygók összességében a Naprendszer tömegének csupán a 0,15%-át teszik ki. A bolygók szemmel (vagy optikai távcsővel) kizárólag azért láthatók, mert a napfényt vissztükrözi a felületük; maguk fényt nem bocsátanak ki.
Számos más, kisebb égitest is található a rendszerünkben, ilyenek a bolygók körül keringő holdak, aszteroidák és üstökösök. A Föld a Naptól számított harmadik bolygó. A többi bolygót római és görög istenekről és istennőkről nevezték el. A Naptól indulva ezek a következők:

Merkúr, a kereskedés, utazás, tolvajlás római istenéről nevezték el.
Vénusz, az égbolton tündöklő fényessége miatt a szerelem római istennőjéről kapta nevét.
Föld, nevét a rajta található talajról kapta. Latin neve felhasználásával Terra-ként is hivatkoznak rá.
Mars, a háború római istenéről kapta a nevét, mivel színe haragos vörös.
Jupiter, római istenről nevezték el. A legnagyobb bolygó a Naprendszerben.
Szaturnusz, a mezőgazdaság római istenéről kapta nevét. Jól ismertek a bolygót körülvevő gyűrűk.
Uránusz, a mennybolt görög istene a névadója. Ez volt az első bolygó, amelyet távcső segítségével fedeztek fel.
Neptunusz, a tenger római istene után. A "kék óriás"-ként is ismert, 6 gyűrű veszi körül.

2006-ig a Plútó nevű égitestet is bolygónak tekintették, de most már csak törpebolygóként tartjuk számon. Ahhoz, hogy egy égitestet bolygónak nevezzünk, három kritériumnak kell megfelelnie. Csillag körül kell keringenie, a gravitációjának elég erősnek kell lennie, hogy gömbszerű legyen, és elég nagy tömegűnek kell lennie, hogy a körülötte lévő tér törmelékektől mentes legyen. A Plútó a harmadik feltételt nem teljesíti.

A képösszeállításon összehasonlíthatjuk Nap és a bolygók méreteit.
Balról jobbra: a Nap felszíne, Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter és egy holdja, Szaturnusz a gyűrűivel, Uránusz és Neptunusz. A bolygók átmérője méretarányos, de a távolságok nem! (Forrás: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

A Merkúr, a Vénusz és a Mars kőzetbolygók. Azonban ettől a hasonlóságtól eltekintve, ezek a bolygók jelentősen különböznek egymástól. A Merkúrnak nincs légköre, ezért a Holdhoz hasonlóan a meteoritbecsapódások által létrehozott kráterektől hemzseg a felszíne. A Vénusz, a Naptól számított második bolygó, a legforróbb. Átlagos felszíni hőmérséklete éjjel-nappal 464°C. A Naprendszer legnagyobb hegycsúcsa, az Olympus Mons a Marson található. A Föld legmagasabb hegyénél, a Mount Everestnél háromszor magasabb.
A Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz gázóriások. A Jupiter a Naprendszer legnagyobb bolygója, amely akkora tömegű, mint az összes többi bolygó együttvéve. A Földnél 300-szor nehezebb, és 60 holddal rendelkezik, a Szaturnusznak 9 gyűrűje van.

A Földhöz a leginkább a Mars hasonlít. Bizonyítékot találtak arra, hogy a Mars valaha vízzel rendelkezett. Olyan jellegzetes formákat fedeztek fel, amelyek tengerpartokra, folyómedrekre és szigetekre emlékeztetnek. Ez arra utal, hogy egykor a Mars felszínét hatalmas folyók alakították. Az viszont rejtély, hogy hova tűnt ez a sok víz. A víz lehetséges, legalábbis múltbéli, jelenléte miatt a Marson akár élet is lehet, illetve lehetett. Az Európai Űrügynökség (ESA) és az Orosz Űrügynökség (Roscosmos) ezért az ExoMars nevű robotmissziókkal akar az élet után kutatni a Marson. A két egymást követő indítások egyike 2016-ban megtörtént, a másikat 2020-ra tervezik, amelyek különféle berendezéseket szállítanak a szomszéd bolygóra. A gáznyomelemző egység már a Mars körül kering, miközben, többek között, a jelenlegi, vagy múltbéli élet indikátorgáza, a metán után kutat a bolygón. A landoló egység tartalmaz egy 6 kerekű automatizált marsjárót, amely egy 2 méter hosszú fúróberendezéssel fog mintát venni a talajból.

A régmúltban az ősi civilizációk mindegyike rendelkezett valamilyen modellel a világról, amelynek közepébe az álló Földet helyezték általában. Az egyiptomiak az eget Nut isten testének képzelték, a hinduk szerint pedig egy elefánt ormánya tartja, a babiloniak az eget egy hatalmas üvegbúra belsejébe tették, míg az arabok egy nagy sátorként tekintettek rá.

Ptolemaiosz (100 körül – 170 körül), római polgárként Egyiptomban élt a második században, aki csillagászként, matematikusként és geográfusként ismert. Hatalmas mennyiségű csillagászati adatot gyűjtött össze és rendszerezett, majd megalkotta modelljét, amelynek segítségével a bolygók mozgását írta le, amit "Almageszt" című könyvében foglalt össze.

Modelljét geocentrikusnak nevezik, amelynek értelmében a Föld a Világegyetem középpontja, körülötte gömbök felületén kering a Hold, a bolygók és a csillagok. A Világegyetem egy zárt gömb, amelyen kívül nincs semmi. 1300 éven keresztül ez volt a világ elfogadott modellje.

Az elmélet legfontosabb állításai:

1. A Föld mozdulatlan és a rendszer középpontja.
2. A Nap és a Hold körpályán mozog, a középpontban a Földdel.
3. Minden más bolygó körpályán kering, és a körpályák középpontja pedig a Föld körül kering.

A Föld, mint a Világmindenség középpontja eléggé befészkelte magát a mindennapi gondolkodásba a múltban, ezért nagyon nehéz volt ennek az ellenkezőjéről meggyőzni az embereket. Azonban már az időszámításunk előtti harmadik században is voltak olyan radikális gondolkodók, akik képesek voltak kiemelkedni a hétköznapi elgondolásokból. Arisztarkhosz (i.e. 310 körül – i.e. 230 körül) úgy gondolta, hogy a Világegyetem középpontja a Nap. Abban az időben ezt az elméletet elvetették, és csak kb. 1000 évvel később éledt fel újra ez a gondolat.

Nikolausz Kopernikusz (1473 – 1543), a lengyel csillagász sem hitt a Világegyetem geocentrikus modelljében. Kopernikusz megalkotta az úgynevezett heliocentrikus világképet. Kopernikusz elmélete, amely a Napot helyezte a Világegyetem középpontjába, és az azt alátámasztó tudományos felismerések olyan radikális nézetnek számítottak a 16. század első felében, hogy gyakran ezt tekintik a modern tudomány kezdetének. Kopernikusz felfedezése a Föld középpontú világképet teljesen felforgatta, mivel a Földet csak a bolygók egyikének tekintette.

A helicentrikus világkép szerint a Nap a középpont, amely körül a bolygók keringenek. Abban az időben ezt nagyon nehezen tudták elfogadni az emberek, hiszen ez ellentétben állt azzal a mindennapi tapasztalattal, hogy a Hold, a bolygók, és a csillagok mozognak az égen az álló Föld körül.

Kopernikusz kéziratait a 6 könyvből álló "Az égi pályák körforgásairól" című művében foglalta össze, azonban ezt sokáig nem adták ki, majd csak halála évében, 1543-ban jelenhetett meg.
Eleinte csak néhány elkötelezett híve volt. Giordano Bruno (1548 – 1600) olasz filozófus és költő volt Kopernikusz elméletének egyik lelkes támogatója. Eretnekség miatt perbe fogta az Inkvizíció, 8 évet börtönben töltött, majd nézeteiért máglyán kivégezték.
Végül a tudósok, egyik a másik után elfogadta az új világképet. Azonban még 100 évnek kellett eltelnie Kopernikusz halála után, hogy modellje teljes mértékben sikert arasson. Azóta természetesen ezt a világképet igazolták. Galileo és Kepler voltak az elsők, akik a heliocentrikusságra bizonyítékot találtak.

Matematikailag Kepler írta le a bolygók Nap körüli mozgását először. Az úgynevezett Kepler-törvényeket Tycho Brahe részletes csillagászati megfigyeléseire és feljegyzéseire támaszkodva sikerült megalkotni. A törvények tulajdonképpen Brahe megállapításai a matematika nyelvén.

Ezek a megállapítások a következők:

1. A bolygók ellipszis pályán keringenek. Az ellipszis egyik fókuszpontjában a Nap áll.
2. A bolygók vezérsugara (a bolygót a Nappal összekötő szakasz) azonos idő alatt azonos területet súrol.
3. A bolygók Naptól való átlagos távolságainak (a, a pálya fél nagytengelyeinek) köbei úgy aránylanak egymáshoz, mint a keringési idejük (T) négyzetei.

Az ábra a Kepler-törvények illusztrációja, amelyen egy bolygó ellipszis pályája látható, és az, hogy a bolygó vezérsugara azonos idő alatt azonos területet (narancssárga) súrol. Az ellipszis főtengelyét, kistengelyét és fókuszpontjait is jelöltük csakúgy, mint a pályának a Naphoz legközelebbi (perihélium) és legtávolabbi (aphélium) pontját.

Naprendszeren kívüli bolygók azok, amelyek más csillagok körül keringenek. A csillagászok egyre gyakorlottabbak abban, hogy hogyan lehet őket megtalálni. Jelenleg 3447 (2017. február 3-i adat) ilyen bolygót ismerünk. Ez azt bizonyítja, hogy a csillagokat kísérő bolygók eléggé mindennaposak. Már olyanokat is találtunk, amelyek a Földhöz hasonló tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Ha nagyjából a Földdel azonos méretű, hőmérsékletéhez és atmoszférájához hasonló bolygóra lelünk, akkor lehetséges hogy az életet is hordoz majd.

A bolygók önmaguktól nem bocsátanak ki fényt, ezért nagyon nehéz észrevenni őket. Továbbá rettentő messze is vannak, így még akkor is nehezen láthatjuk meg őket, ha tudjuk merrefelé kell néznünk. Ezért a csillagászok trükkös módszereket dolgoztak ki, amelyek közvetett észlelést tesznek lehetővé a bolygók csillagainak megfigyelése által.

Például ha egy csillagról érkező fény intenzitását mérjük, és fényerősség-csökkenést veszünk észre rendszeres időközönként, akkor ez azért is lehet, mert egy bolygó kering a csillag körül. Azonban ez a módszer csak akkor működik, ha a bolygó pályája keresztezi a földi látóterünket, ami sok esetben egyáltalán nincs így. Bolygókat a gravitációs hatásuk alapján is fel lehet fedezni. A csillag gravitációs ereje tartja a bolygókat pályájukon, azonban ez az ellenkező irányba is hat, azaz a bolygó is vonzza a csillagot. Ez nem túlságosan látványos, hisz a csillag tömege sokkal nagyobb, és így a gravitációs hatása is, de ha egy csillag helyzetét elég pontosan mérjük, akkor megfigyelhetjük, hogy egy picit a bolygó is "rángatja" a csillagot az égen. Mindkét módszerrel azokat a bolygókat könnyű felfedezni, amelyek tömege nagy, ezért többnyire Jupiter nagyságú gázóriásokat találtunk eddig, de a csillagászok egyre kifinomultabb eljárások segítségével már több tucat olyan Föld típusú bolyót is felfedeztek, amelyek a csillaguk életre alkalmas zónájában találhatók.

Nem minden bolygónak van holdja. Például a Merkúr és a Vénusz egyedül rója útját a Nap körül. Azonban vannak olyan bolygók is, amelyek sok holddal rendelkeznek. A Jupiternek több, mint 60 holdja van. A mi bolygónknak csak egyetlen holdja van, és ez az egyetlen hely a Földön kívül, ahol már járt ember. A csillagászok úgy gondolják, hogy a Hold egy objektumnak a Földdel történt ütközésének törmelékéből jött létre.

Ez a fényképösszeállítás a Jupitert mutatja a Nagy Vörös Foltjával, amely egy hatalmas, a Földnél háromszor nagyobb, 450km/h sebességű széllel rendelkező vihar. A jobb oldalon a Galilei-holdakat (balról jobbra az Ió, Európa, Ganimédesz és Kallisztó) láthatjuk. Természetesen a valóságban a Jupiter és a holdjai jóval távolabb vannak egymástól, mint ahogyan ez itt látszik.

Neil Armstrong volt az első ember, aki 1969. július 21-én a Holdra lépett, ami egészen csodálatos tett volt, ha figyelembe vesszük a Föld-Hold átlagosan 384000km-es távolságát. A Holdat, csakúgy, mint sok bolygót is, egyfolytában bombázzák a meteoroidok, aszteroidák és üstökösök. Míg a Földön a közeledő égi objektumok az atmoszférában többnyire elégnek, addig a Hold felszíne kráterekkel tarkított a légkör hiánya miatt.

Ez az ütött-kopott Hold óriási hatással van a Földre. Nemcsak az áradásokat szabályozza, hanem stabilizálja a Földet, és csökkenti a tengelye körüli rángást. Égi horgonyunk, a Hold nélkül az időjárás szerfelett instabil lenne, és kevésbé lenne alkalmas arra, hogy táplálja az életet.

Miért hívják Galilei-holdaknak az Iót, az Európát, a Ganimédeszt és a Kallisztót?

Galileo Galilei (1594 – 1642) olasz fizikus, matematikus, csillagász és filozófus volt, a tudományos forradalom egyik kulcsalakja. Gyakran nevezik a modern tudomány atyjának, mivel ő volt az, aki kísérleti eljárásokat hozott a tudományba. Például épített egy távcsövet, amellyel meg tudta figyelni a legfényesebb "csillagot" az égen és felfedezett 4 kisebb "csillagot", amelyek a nagyobb körül keringtek, és szabad szemmel nem lehetett őket látni. Hamar felismerte, hogy ezek a fényes objektumok egyáltalán nem csillagok. Igazából a Jupitert és a 4 legnagyobb holdját sikerült megfigyelnie, amelyeket Ió, Európa, Ganimédesz és Kallisztó nevekkel látott el. Ezeket a holdakat nevezzük ma a Jupiter Galilei-holdjainak.

Ennek, a tudományhoz történő hatalmas hozzájárulásnak az ellenére, a római katolikus egyház nem fogadta el Galileo munkáját. 1633-ban az inkvizíció eretnekségért elítélte. Arra kényszerítették, hogy nyilvánosan megvonja támogatását Kopernikusztól, megtagadja a heliocentrikus világképet, és végül életfogytig tartó börtönre ítélték. Kora és rossz egészsége miatt az ítéletet háziőrizetre enyhítették a következő napon.

Az Európa a Jupiter legkisebb, de legérdekesebb holdja, mivel lehetséges, hogy földönkívüli életet hordoz. Nagysága körülbelül a Föld negyedével egyezik meg. Felületét jégréteg borítja, alatta azonban a Naprendszer legnagyobb óceánja terül el. A kutatók úgy gondolják, hogy az óceán mélysége a 20km-t is elérheti (a Föld óceánjainak legmélyebb pontja 11km).

Habár az Európa felszínének átlagos hőmérséklete -160°C, a vulkánok hőkürtői az óceán fenekén az élet számára paradicsomi állapotokat nyújtanak. A vulkánokat működtető energia vagy a (Földön is tapasztalható) radioaktív bomlásból, vagy pedig a közeli Jupiter által okozott árapály-hatásból származik.

Ezt a fényképet az Európa jeges felszínéről a Galileo űrszonda készítette (Forrás: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Vajon tényleg kicsi algák (vagy hatalmas tintahalak) úszkálnak az Európa óceánjaiban? Még nem tudjuk. A válasz az életet létrehozó, még ismeretlen mechanizmusban magában rejlik, csakúgy mint az Európa által biztosított életfeltételekben. A Jupiter holdjára küldött űrhajó talán több információval szolgálna. Például egy, a jégrétegen landoló egység valamilyen életforma által létrehozott szerves molekulák után kutathatna az óceánban. Ugyan az Európát borító jégréteg túl vastag ahhoz, hogy lyukat fúrjunk belé, de geológiai folyamatok az óceánból származó összetevőket hozhatnak a felszínre, amelyeket egy űrszonda megtalálhat.

Úgy tűnik, hogy az Európa nemcsak folyékony vízzel, hanem vékony oxigénnel teli légkörrel is rendelkezik. Azonban még ennek a két fontos összetevőnek a jelenlétében is nagyon nehezen maradhatnánk életben az Európán. A felszínen 5400mSv a Jupiter által kibocsátott sugárzás szintje, amely számunkra halálos dózis. Ráadásul, a hőmérséklet miatt is a felszín alatt kellene élnünk, és akkor még nem beszéltünk a földinél sokkal kisebb gravitációról, amely újabb egészségügyi kockázatot jelent nekünk.

Gyakran nagy a zavar, ha az égen időről-időre felbukkanó kisebb objektumokat kell megnevezni. Lássunk hát néhány definíciót:

A meteoroidok a Naprendszerben mozgó, 10 méternél kisebb méretű kődarabok. Ha elérik az atmoszféránkat, akkor a súrlódás miatt elégnek, fényes csíkként feltűnve az égen. Az utóbbi jelenséget meteornak, vagy köznapi nyelven hulló csillagnak nevezzük. Ha a meteoroid nem teljesen ég el és a földbe csapódik, akkor a kőzetdarabot meteoritnak hívjuk. Meteoritokra az egész Földön rálelhetünk, de leginkább az Antarktiszon, mivel ott könnyen észre lehet őket venni a jégen, és a hideg miatt nincsenek kitéve geológiai átalakulásnak.

Az aszteroidák nagyobbak. Méretük a kilométeres nagyságrendbe tartozik. Legtöbbjüket a Nap körül keringő fő aszteroida övben a Mars és a Jupiter között találhatjuk.

Az üstökösök mérete 1km és 20km közé esik, főként jégből és porból állnak. Ezért hívják őket néha piszkos hógolyóknak is. Pályájuk extrém módon megnyúlt ellipszis, ezért idejük jó részét a Naprendszeren kívül, a Plutón túl töltik. Azonban a Naphoz közeledve felhevülnek, a jég felolvad és elpárolog egy ritka légkört, az úgynevezett kómát létrehozva. Gyakran két csóvát is lehet látni. Az egyik porból van és a mozgással ellentés irányába mutat, a másik pedig a Nappal ellentétes irányban látszik, mivel ezt pedig az üstökös felszínéről a napszél által lesodort gázok alkotják.

A felső ábra az EETA 79001 elnevezésű meteoritot mutatja, amelyet az Antarktiszon találtak. Valószínűleg a Marsról érkezett hozzánk. A kocka oldalai 1cm hosszúságúak (Forrás: LPI/NASA). A középső ábrán a Matilda nevű aszteroida egy része látható, amelynek jellemző méretei körülbelül 59km és 47km. A felszínen számos kráter található (Forrás: JHU/APL/NASA). A harmadik képen egy Nyugat nevű üstökös bukkan fel. A vékony kék csóva gázokból, míg a fehér csóva mikroszkópikus porszemcsékből áll. (Forrás: John Laborde).

Ezek a kis, kőzetből és jégből álló objektumok elég gyakran ütköznek más objektumokkal a Naprendszerben. Ez elég nyilvánvaló, ha a Hold vagy a Merkúr felszínére tekintünk. Azonban nekünk van valamink, ami nekik nincs. A Földnek van légköre.

A Földdel ütköző égitestek általában kicsik. Ahogyan a légkörbe érnek a súrlódás miatt termelődő hő elégeti őket és gyorsan szétesnek. Néha egy-egy kis darab eljut a Föld felszínéig, de többnyire ezek nem okoznak különösebb károkat.

Azonban nagyon ritkán egy nagy aszteroida vagy üstökös eltalálhatja a Földet, ami ellen a légkör sem nyújt védelmet. Például a kutatók úgy gondolják, hogy 56 millió évvel ezelőtt egy kb. 10km méretű aszteroida Közép-Amerikában becsapódott, földrengéseket, nagy tüzeket és irtózatos nagyságú szökőárat idézett elő. A becsapódás következtében törmelék és hamu került a levegőbe, amely a napfényt hónapokra eltakarta a hőmérséklet drasztikus esését okozva. Valószínűleg ez az esemény okozta a földi fajok kétharmadának a pusztulását, beleértve a dinoszauruszokét is. Habár azt biztosan tudjuk, hogy ez a becsapódás megtörtént, elképzelhető, hogy a dinoszauruszok kihalását más tényezők is elősegítették. A fosszilis maradványok azt mutatják, hogy a dinaszuruszok jó része már haldoklott, a becsapódás csak a végzetüket pecsételhette meg.

És mi van velünk? Mi történne, ha egy aszteroida most csapódna be?

A következmények nagyrészt az objektum méretétől függenének. Egy ház nagyságú aszteroida fél mérföldre a becsapódástól minden betonépítményt eltörölne a föld színéről. Egy mérföld nagyságú aszteroida, amilyen a dinoszauruszok végzetét okozta, már jóval nagyobb károkat okozna nekünk is. Azonban bármennyire veszélyesnek tűnik is egy ilyen ütközés, ennek az esélye igen kicsi, körülbelül 100 millió évente egy ilyen nagy aszteroidára számíthatunk.

Rendszerint a csillagok nem egyedülállók. Egy galaxis elképesztő mennyiségű csillagot foglal magába, amelyeket a gravitációs erő egyben tart. Megszámlálhatatlan galaxis van a Világegyetemben. Néhányukat törpegalaxisnak hívják, mert csak kb. 10 millió csillagot foglalnak magukba, amely 500-szor kisebb a mi galaxisunknál. Vannak olyanok is, amelyek elképzelhetetlenül nagyok trilliónyi csillaggal, és 20-szor akkorák, mint a mi galaxisunk.

Annak ellenére, hogy ilyen nagy a méretbeli különbség köztük, a galaxisok formája csak néhány típust mutat, így könnyen kategorizálhatók. A leggyakrabban használt rendszert az amerikai csillagász Edwin Hubble 1936-ban találta ki. A látható megjelenési formájuk alapján Hubble három fő típusba sorolta a galaxisokat.

Az elliptikus olyan galaxis, amelynek formája nagyjából ellpiszis alakú, általában öreg, kis tömegű csillagokat és csak elenyésző számú újonnan létrejött csillagot tartalmaz.

A spirális galaxisok sokkal gyakoribbak. Egy meglehetősen sík, forgó, általában spirális szerkezetbe rendeződő csillagkorongból áll. A korong közepén sok csillag koncentrálódik, és ez kissé kiemelkedik a síkból, amelyet magnak nevezünk. A karok inkább a fiatalabb, forróbb csillagokat tartalmazzák, ahol az új csillagok is létrejönnek, míg a magban többnyire öregebb csillagok találhatók.

A lentikuláris galaxisok az eddig említett két típus között átmenetet képeznek. Többnyire van korongjuk, mint a spirális galaxisoknak, azonban ez a korong nem annyira karakteres, és kevesebb új csillag képződik bennük. Olyan mintha a korong anyagát már felélte volna a galaxis, és nem maradt más benne csak csillagközi por. Általában a magjuk nagyobb, mint a spirális galaxisoké, és jóval öregebb, inkább az elliptikus galaxisokéra jellemző csillagokat tartalmaz.

Hubble egy negyedik kategóriát is létrehozott a szabálytalan (irreguláris) galaxisokét. Ezek azok, amelyek egyik fenti kategóriába sem illeszthetők bele, alakjuk nem jól definiált. Úgy gondolják, hogy ezek a galaxisok valaha a három kategória egyikébe tartoztak, de alakjukat átrendezte egy másik nagy objektummal történt találkozás gravitációs hatása.

A mi galaxisunk a Tejútrendszer. Ez egy spirális galaxis, amelyben nagyjából 200 - 400 milliárd csillag található, és 100 ezer fényév az átmérője. A Nap a Tejútrendszer milliárdnyi csillagának csak egyike, amely a középonttól induló és a spirálkar végéig tartó út kétharmadánál helyezkedik el.

Amikor ezt a csillagászok felfedezték, a heliocentrikus világképet is módosítani kellett. A Nap már nem lehetett a Világegyetem közepe többé. Sokáig azt gondolták, hogy a Tejútrendszer jelenti az egész Világegyetemet, de is csak addig volt tartható elmélet, amíg Edwin Hubble föl nem fedezett többezer más galaxist.

A spirális alakú Tejútrendszer rajza a Nap körülbelüli elhelyezkedésével (Forrás: HEASARC/NASA)

A Tejút elnevezésnek két jelentése van. Egyrészt, ahogyan azt már kifejtettük, a galaxisunk neve, másrészt pedig az éjszakai égbolton húzódó halvány, fényes sáv elnevezése. A görög mitológia szerint a Tejút nem más, mint Héra által, Héraklész szoptatása közben kifröccsent tej.

Majdnem minden olyan csillag, amit szabad szemmel az éjszakai égbolton látunk a saját galaxisunkhoz tartozik. A halvány, fényes sávot akkor látjuk, amikor éppen a galaxis közepe, a mag felé nézünk. A csillagok sűrűsége miatt látszik ez a sáv fényesebbnek.

A Tejút és néhány jól ismert csillagkép (Forrás: Fred Bruenjes)

A csillagok közötti tér nem üres, benne hatalmas, port és gázokat tartalmazó felhők vannak. Ezeket a csillagok között található részecskéket közösen csillagközi anyagnak nevezik.

A csillagközi anyag elképesztően ritka a földi dolgokhoz képest: még a legsűrűbb helyen is üresebb, mint a legjobb vákuum, amelyet a Földön létre tudunk hozni. Azonban a teljes tömege tízszer annyi, mint a Tejútrendszer összes csillagáé együttvéve egyszerűen azért, mert a csillagok közötti tér olyan óriási.

2012. augusztus 25-én a Voyager-1 űrszonda elérte a csillagközi anyagot a földi eszközök közül elsőként. A Voyager-1 a missziója végéig, 2025-ig fogja tanulmányozni a csillagközi plazmát és port.

A képen egy hatalmas csillagközi por- és gázfelhőt láthatunk a Trifid-ködben (Forrás: Arizona State University)

A csillagokhoz hasonlóan a galaxisokat is összetarthatja a gravitációs vonzás. Az 50 galaxisnál kevesebb közösséget galaxiscsoportnak nevezzük. A mi galaxisunk, a Tejútrendszer az úgynevezett Lokális csoport tagja, amely kb. 30 galaxist tartalmaz. A csoport legnagyobb galaxisa (mi a másodikak vagyunk) az Androméda, amelyet elmosódott foltként az északi féltekén akár szabad szemmel is láthatunk a Földről.

Az Androméda nagyon hasonlít a mi galaxisunkra, ez is spirális, de sokkal több csillagot foglal magába. Körülbelül 1 trillió csillagot tartalmaz. Legújabb kutatások arra utalnak, hogy az Androméda két kisebb galaxis ütközésekor jött létre milliárd évekkel ezelőtt, és egy ilyen ütközés nagy valószínűséggel újra meg fog történni kb. 4 és fél milliárd év múlva, hiszen a Tejútrendszer és az Androméda 500000km/h sebességgel közeledik egymáshoz.

A csoportban nem minden galaxis olyan, mint a miénk. Két sokkal kisebb galaxis például a Tejútrendszer körül kering, nevük a Nagy Magellán- és a Kis Magellán-felhő.

Ha 50-nél több galaxis csoportosul, akkor galaxishalmazról beszélünk. A halmazok akár ezernyi együtt mozgó galaxist is tartalmazhatnak. Néha ezek a halmazok kombinálódhatnak szuperhalmazokká, de ezek tagjai már gravitációsan nem kötődnek egymáshoz. Azonban olyan galaxisfalakat alkothatnak, amelyek kiterjedése százmillió fényévekre rúg. Egyike ezen falaknak a Coma-fal, amelynek hossza nagyjából 300 milliótól 500 millió fényévig terjed, és vastagsága kb. 15 millió fényév.

A csillagászatban a méretek gyakran elképesztőek, ezért szükség lehet új egységek bevezetésére is. Egy fényév az a távolság, amit a fény egy év alatt megtesz:

  1 fényév (ly) = 9.461 x 10¹⁵ m

Egy másik egység a parszek:

  1 parszek (pc) = 3.26 fényév (ly)

Nagyon nagy távolságok mérésére a kiloparszeket vagy a megaparszeket használjuk:

  1 kiloparszek (kpc) = 1 000 pc

  1 megaparszek (Mpc) = 1 000 000 pc

A csillagászati egységgel (AU) is találkozhatunk. 1 AU a Föld-Nap átlagos távolságával egyenlő:

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

A Világegyetem hatalmas, tele különös objektumokkal, amelyek túl messze vannak ahhoz, hogy ellátogassunk hozzájuk. Ezért a jelenlegi tudásunk java abból származik, hogy az objektumokból származó sugárzást (többnyire különböző hullámhosszúságú fotonokat) detektáljuk és elemezzük.

Az egyik dolog, amit ezekből a sugárzási adatokból meg tudunk állapítani, hogy mekkora az égitestek gravitációs hatása. 1930-ban egy csillagász, Fritz Zwicky úgy találta, hogy a Coma-falban valamilyen "hiányzó tömegnek" kell lennie. A csillaghalmaz gravitációs hatása sokkal nagyobbnak adódott, mint azt meg lehetett volna magyarázni. Optikai távcsövekkel láthatjuk a halmazban lévő csillagokat, a forró gázokat pedig röntgen-távcsövekkel vizsgálhatjuk, így meg tudjuk határozni ezek összes tömegét. Azonban a halmaz gravitációs hatása sokkal nagyobbnak látszott, ami arra utalt hogy nagyobb tömegek vannak jelen, amelyet nem látunk és nem detektálunk. Ezt elnevezték "Sötét Anyagnak".

Azóta kiterjedt vizsgálatok folytak, hogy a sötét anyag mibenlétét kiderítsék. Jelenleg úgy tűnik, hogy a közönséges anyag, amelyből az atomok, a Föld, a bolygók és a csillagközi anyag is felépül csupán a Világegyetem 4%-át adják. A többire egyelőre nincs magyarázat.

Ugyan a sötét anyagot magát nem tudjuk detektálni, de közvetetten vizsgálhatjuk a galaxisokban a csillagok mozgására, illetve a halmazokban a galaxisokra és a csillaközi porra kifejtett hatását. Nem tudjuk, hogy a sötét anyag miből épül fel, de számos elmélet és kísérlet foglalkozik azzal, hogy megtaláljuk erre a választ. Például néhányan úgy gondolják, hogy a sötét anyagot a Nagy Bumm idején keletkezett fekete lyukak vagy barna törpék, azaz kicsi, hideg, még hidrogénfúzióra is képtelen csillagok adják. Azonban a leginkább elfogadott elképzelés az, hogy a sötét anyagot nem más, mint még fel nem fedezett, WIMP-nek (Gyengén Kölcsönható Nehéz Részecskék) nevezett elemi részecsék szolgáltatják. A WIMP-ek után kutató egyik kísérletet DRIFT-nek hívják, amelyet 1100 méterrel a földfelszín alá az angliai Észak-Yorkshire-ben található Boulby-bányába telepítettek.