Наша галактика называется Млечный Путь. Само слово «галактика» происходит от греч. «galaktikos» — молочный. Так назвали потому, что скопление звезд напоминает белесое облако. Наша галактика относится к группе спиралевидных галактик и состоит из трех частей. 100 млрд. звезд галактики сосредоточено в гигантском «диске» толщиной около 1 500 световых лет, а диаметром приблизительно 100 тыс. световых лет. Движутся звезды по почти круговым орбитам вокруг центра галактики. На расстоянии около 30 тысяч световых лет от центра галактики в «диске» расположено Солнце. Вторую часть галактики составляет сферическая подсистема, в которой также около 100 млрд. звезд. Но движутся они по сильно вытянутым орбитам, плоскости которых проходят через центр галактики. Диаметр сферической подсистемы близок к диаметру «диска». Третья, внешняя, часть галактики называется галó. Размер ее в 10 раз больше размеров диска и состоит она из темного вещества, названного так потому, что в нем нет звезд, и из него не исходит никакого света. Его нельзя увидеть, а узнали о нем по наличию тяготения. Масса темного вещества в галó в 10 раз больше суммарной массы всех звезд галактики.
Из чего состоит темное вещество — неясно. Предположений много: от элементарных частиц до звезд-карликов. Космологическая среда в целом состоит из четырех компонентов: 1) темная энергия; 2) темное вещество; 3) барионы (обычное вещество); 4) излучение. Излучение состоит из реликтового (фотоны), нейтрино и антинейтрино.
Темная энергия (или космический вакуум) — «это такое состояние космической среды, которое обладает постоянной во времени и всюду одинаковой в пространстве плотностью — и притом в любой системе отсчета»[44]. О физической природе темной энергии ничего не известно. Последние наблюдения показывают, что 6–8 млрд. лет назад замедляющееся расширение сменилось ускоренным. Причиной считают то, что ранее 6–8 млрд. лет назад преобладало тяготение, а затем антитяготение. Это служит аргументом в пользу наличия темной энергии. «На космический вакуум приходится 67 % всей энергии мира, на темное вещество — 30 %, на обычное вещество — 3 %»[45].
Ближайшая к нашей галактика (которую световой луч достигает за 2 млн. лет) — «Туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 г. был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1924 г. Э. Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Размеры «Туманности Андромеды» сравнимы в размерами нашей галактики. Позже были открыты другие галактики.
Галактики собраны в группы от нескольких единиц до тысяч — скопления галактик. Наше скопление называется Местная группа (ее размеры — 60 размеров Млечного Пути). Название галактик из Местной группы — Туманность Андромеды, Треугольник, Большое Магелланово Облако, Малое Магелланово Облако и т. д. Скопления сгруппированы в сверхскопления. В центре нашего сверхскопления — скопление Дева. Всего во Вселенной существуют сотни миллиардов галактик.
Галактики, скопления и сверхскопления распространены во Вселенной равномерно. Однородность галактик означает, что ни одна из них не является центром мира. В целом на каждые 10 м пространства приходится 1 атом водорода. Компактные массивные сгущения в центральных частях галактик называются ядрами галактик.
Звезды изучает астрономия (от греч. «astron» — звезда и «nomos» — закон) — наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживала в XX в. свою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений (телескопы-рефлекторы, приемники излучения — антенны и т. п.) — основного своего метода исследований. В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи. Астрономия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.
Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика — часть астрономии, изучающая физические и химические процессы, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах, отличаются от условий, доступных современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая температура и т. д.). Благодаря этому астрофизические исследования приводят к открытию новых физических закономерностей.