空間的本質是什么？

從地球人的角度來看，外層空間是一個位于地球上方約100公里的區域，那里沒有可呼吸的空氣或散射光。在那個區域，藍色讓位于黑色，因為氧氣分子不足以使天空變成藍色。

此外，空間是一個真空，這意味著聲音無法傳播，因為分子間的距離不夠近，無法傳遞聲音。然而，這并不是說空間是空的。氣體、塵埃和其他物質漂浮在宇宙“更空曠”的區域，而更擁擠的區域可以容納行星、恒星和星系。

沒有人知道空間到底有多大。困難的出現是因為我們在探測器上看到的東西。我們用“光年”來衡量太空中的長距離，代表光在一年中行進的距離(大約9.3萬億公里)。

根據我們望遠鏡中可見的光線，我們繪制出了幾乎可以追溯到137億年前宇宙大爆炸的星系圖。這意味著我們可以在近137億光年的距離“看到”太空。然而，天文學家不確定我們的宇宙是否是唯一存在的宇宙。這意味著空間可能比我們想象的要大得多。

人眼看不見的輻射

大部分空間相對來說是空的，這意味著里面只有零星的灰塵和氣體。這意味著，當人類將衛星發送到一個遙遠的星球時，物體不會像飛機在太空中飛行時那樣遇到“阻力”。

例如，太空和月球上的真空環境是阿波羅計劃的月球著陸器看起來如此奇怪的原因之一像蜘蛛一樣一名船員說。因為宇宙飛船被設計成在沒有大氣的區域工作，所以不需要光滑的邊緣或者空氣動力學形狀。

雖然在人類看來，太空可能是空的，但研究表明，宇宙中存在各種形式的輻射。在我們自己的太陽系里太陽風—由等離子體和其他來自太陽的粒子組成—透過行星，偶爾會在地球兩極附近產生極光。宇宙射線也可以從太陽系外的超新星上飛過。

事實上，宇宙充滿了宇宙微波背景，這可以被理解為形成我們宇宙的巨大爆炸的殘留物(通常被稱為大爆炸)。在微波中最容易看到的日冕物質拋射顯示了我們的儀器能探測到的最早的輻射。

空間的一個很大的特征是人們很少看到或理解的，那就是假定存在暗物質和暗能量，本質上是物質和能量的形式，只能通過它們對其他物體的影響來檢測。由于宇宙在膨脹并加速膨脹，這被視為暗物質的一個關鍵證據。另一個是引力透鏡效應，當光線從遠處的背景物體繞著恒星“彎曲”時，就會發生這種現象。

黑洞

更小的黑洞可以從一顆巨大恒星的引力坍縮中形成，這形成了一個奇異點，任何東西都無法逃脫——甚至光也無法逃脫，因此這個物體得名。沒有人確切知道黑洞里有什么，或者掉進黑洞的人或物體會發生什么——但研究仍在進行中。

一個例子是引力波，或者時空中的波紋，它們來自黑洞之間的相互作用。這是阿爾伯特·愛因斯坦在上世紀初首次預言的，當時他證明了時間和空間是聯系在一起的；當空間扭曲時，時間加速或減速。

截至2017年年中，激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)科學合作已經宣布了三個黑洞相互作用和合并通過引力波探測，僅僅兩年。

科學家們在2017年5月表示，該團隊在大約兩年內發現了這三個事件，這表明當LIGO以全靈敏度實施時，天文臺可能能夠頻繁發現這類事件。如果這些黑洞事件被探測到，這將有助于科學家了解特定大小的黑洞(幾十個太陽質量)是如何誕生的，以及后來如何融合成新的黑洞。

恒星、行星、小行星和彗星

明星(就像我們自己的太陽)是巨大的氣體球，會產生自己的輻射。它們的范圍從紅色的超級巨星到冷卻的白矮星，它們是超新星的殘留物，或者是當一個大的恒星耗盡氣體燃燒時發生的恒星爆炸。這些爆炸將元素擴散到整個宇宙，這也是鐵等元素存在的原因。恒星爆炸也能產生密度驚人的物體，稱為中子星。如果這些中子星發出輻射脈沖，它們就被稱為脈沖星。

行星是2006年天文學家們爭論不休時被仔細研究過定義的物體冥王星是否可以被認為是一顆行星。當時，國際天文聯合會(負責這些決策的地球管理機構)裁定，行星是一個圍繞太陽運行的天體，其質量足以形成一個近乎圓形的形狀，并清除了其軌道上的碎片。在這個名稱下，冥王星和類似的小天體被認為是“矮行星”，盡管不是每個人都同意這個名稱。在2015年“新視野”號宇宙飛船飛越冥王星之后，首席研究員艾倫·斯特恩和其他人再次開啟了這場辯論，稱冥王星的地形多樣性讓它更像一顆行星。

太陽系外行星或太陽系外行星的定義仍未被IAU確定，但基本上天文學家將其理解為在我們附近表現類似行星的物體。第一顆這樣的行星是在1992年發現的(在20世紀60年代)飛馬座)從那時起，數以千計的外星行星已經被證實——更多的被懷疑。在有行星形成的太陽系中，這些物體通常被稱為“原行星”，因為它們不像我們太陽系中的那些行星那樣成熟。

小行星這些巖石不夠大，不足以成為矮行星。我們甚至發現了周圍有環的小行星，比如10199號查理爾科。它們的小尺寸經常導致這樣的結論，即它們是太陽系形成時的殘留物。大多數小行星集中在火星和木星之間的地帶，但也有許多小行星跟隨在行星后面或前面，甚至可以在行星的路徑上穿過。美國國家航空航天局和其他幾個實體已經實施了小行星搜索計劃，以掃描天空中潛在的危險物體，并密切監控它們的軌道。

在我們的太陽系里，彗星(有時被稱為臟雪球)被認為是來自大量被稱為奧爾特云的冰體的物體。當彗星接近太陽時，我們恒星的熱量導致冰融化，并從彗星中流走。古人經常把彗星與地球上的毀滅或某種巨大的變化聯系在一起，但是哈雷彗星相關的“周期性”或返回彗星表明它們是普通的太陽系現象。

星系和類星體

我們能看到的最大的宇宙結構是星系，本質上是恒星的巨大集合。我們自己的星系叫做銀河，并被認為是“條形螺旋”形狀。有幾種類型的星系，從旋渦星系到橢圓星系到不規則星系，當它們靠近其他物體時，或者當它們內部的恒星老化時，它們會發生變化。

星系通常有超大質量黑洞嵌入他們星系的中心，只有通過每個黑洞發出的輻射以及它與其他物體的引力相互作用才能看到。如果黑洞特別活躍，有很多物質落入其中，它會產生大量的輻射。這種銀河物體被稱為類星體(只是幾種相似物體中的一種。)

一大群星系可以成群形成有成百上千個星系那么大的群體在引力作用下結合在一起。科學家認為這些是宇宙中最大的結構。