Astrophysik, die Anwendung von physikalischem und chemischem Wissen zum Verständnis der Natur von Himmelsobjekten und der physikalischen Prozesse, die ihre Entstehung, Entwicklung und Emission von Strahlung antreiben, ist seit dem späten 19. Jahrhundert ein Teil der Astronomie. Darüber hinaus haben die Gase und Staubpartikel, die um und zwischen den Sternen existieren, viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Vielfalt der Atome, die in der Natur zu sehen ist, kann aus einem Kosmos gewonnen werden, der nach den ersten Minuten seiner Existenz nur aus Wasserstoff, Helium und einer Spur Lithium bestand, laut Forschungen zu den Kernreaktionen, die die von Sternen abgestrahlte Energie liefern. Die Kosmologie oder das Studium der Evolution des Universums befasst sich mit Ereignissen im großen Stil. Die Kosmologie hat sich von einer rein theoretischen Tätigkeit zu einer anspruchsvollen Wissenschaft entwickelt, die dank der Astrophysik überprüfbare Vorhersagen treffen kann.

Verwenden Sie astronomische Entfernungen als Richtlinie

Die Bestimmung von Entfernungen ist eine zentrale Aufgabe in der Astronomie. Die Größe eines im Weltraum gesehenen Objekts würde ohne Kenntnis astronomischer Entfernungen ein Winkeldurchmesser bleiben, und die Helligkeit eines Sterns könnte nicht in seine wahre Strahlungsleistung oder Leuchtkraft umgewandelt werden. Der erste Schritt der astronomischen Entfernungsmessung war die Bestimmung des Erddurchmessers, der als Grundlage für die Triangulation diente. Einige Entfernungen innerhalb des inneren Sonnensystems können jetzt besser mit Radarreflexionszeiten oder, im Fall des Mondes, mit Laserentfernung berechnet werden. Triangulation wird immer noch für die äußeren Planeten verwendet. Entfernungen zu den nächsten Sternen jenseits des Sonnensystems werden mittels Triangulation berechnet, die den Durchmesser der Erdbahn als Basislinie und Schwankungen der Sternparallaxe als Messwerte verwendet. Astronomen beschreiben Sternentfernungen normalerweise in Parsec (pc), Kiloparsec oder Megaparsec. 1 Stück entspricht 3,086 1018 cm oder 3,26 Lichtjahren [1,92 1013 Meilen]. Mit der trigonometrischen Parallaxe können Entfernungen bis zu einem Kiloparsec gemessen werden (siehe Stern: Sternentfernungen bestimmen). Obwohl atmosphärische Faktoren die Genauigkeit von Beobachtungen von der Erdoberfläche aus einschränken, haben Messungen des Hipparcos-Satelliten in den 1990er Jahren die Skala auf Sterne bis zu 650 Parsec erhöht, mit einer Genauigkeit von ungefähr einer tausendstel Bogensekunde. Die Raumsonde Gaia wird in der Lage sein, Sterne bis zu einer Entfernung von 10 Kiloparsec mit einer Genauigkeit von 20 Prozent zu messen. Für weiter entfernte Sterne und Galaxien müssen weniger direkte Beobachtungen verwendet werden.

Die Untersuchung des Sonnensystems

Als vor 4,57 Milliarden Jahren eine große Wolke aus Gas und Staub kondensierte, nahm das Sonnensystem Gestalt an. Die Planeten werden durch die Schwerkraft auf ihren elliptischen Bahnen um die Sonne gehalten. Neben der Erde sind seit der Antike fünf große Planeten (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn) bekannt. Seitdem wurden nur zwei weitere Planeten entdeckt: Uranus im Jahr 1781 zufällig und Neptun im Jahr 1846 nach einer gezielten Suche, die auf einer theoretischen Vorhersage basiert, die auf beobachtbaren Anomalien in der Umlaufbahn von Uranus basiert. Pluto galt bis 2006 als Großplanet, als die Internationale Astronomische Union ihn in einen Zwergplaneten umbenannte. Pluto wurde 1930 nach einer Suche nach einem Planeten entdeckt, von dem angenommen wurde, dass er jenseits von Neptun existiert.