Galaxis: Sterne, Endprodukte von Sternen (Weiße Zwerge, Neutronensterne/Pulsare, Schwarze Löcher), Interstellare Materie (u.a. Gas, Staub, Nebel, Molekülwolken, Astrochemie), Extrasolare Planeten, Leben im Weltraum (Astrobiologie), und die Galaxis (Milchstraße) als Galaxie.
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Nachfolgend eine kurze Zusammenfassung der Informationen zu den Objekten der Galaxis:
Sterne werden geboren, leben und sterben. Es gibt Sterne mit unterschiedlichen Massen, Größen, Leuchtkräften, Farben und Temperaturen. Die Sonne ist ebenfalls ein Stern. Ihre physikalischen Größen für Masse, Radius und Leuchtkraft werden als Referenzgrößen verwendet. Im Prinzip ist ein Stern eine Gaskugel im hydrostatischen Gleichgewicht. Aufgrund der Gravitation würde diese Gaskugel kollabieren. Die entgegenwirkende Zentrifugalkraft aufgrund der Sternrotation ist viel zu schwach, um der Gravitation entgegenzuwirken. Vielmehr wirken der durch die kinetische Energie der Gasteilchen erzeugte Gasdruck und der in den Sternen vorherrschende Strahlungsdruck der Gravitation entgegen. Da die Sternmaterie, hauptsächlich ein Plasma aus Wasserstoffkernen, Heliumkernen und Elektronen, vereinfacht wie eine Flüssigkeit beschrieben werden kann und alle gegensätzlich wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind, wird von einem hydrostatischen Gleichgewicht gesprochen. Die Temperatur ist ein Maß für die kinetische Energie der Gasteilchen. Je höher die kinetische Energie der Gasteilchen, desto höher ist die Temperatur. Energiequelle für die kinetische Energie der Gasteilchen und der in den Sternen erzeugten Strahlung ist die Kernfusion. Die Endprodukte der Sterne sind in Abhängigkeit von ihrer ursprünglichen Masse die Weißen Zwerge, Neutronensterne und Schwarzen Löcher.
Interstellare Materie. Interstellar bedeutet „zwischen den Sternen“. Somit ist der interstellare Raum der Raum zwischen den Sternen und die Interstellare Materie die Materie, welche sich zwischen den Sternen im interstellaren Raum befindet. Erst in den 1930er Jahren konnte die Interstellare Materie in den Spektren von Sternen nachgewiesen werden. Nach einer schärferen Definition befindet sich die Interstellare Materie zwischen den sogenannten Astropausen der Sterne. Die Astropause ist der Übergang der Astrosphäre eines Sterns zum interstellaren Raum. Die Astrosphäre ist eine blasenförmige Struktur, welche vom Sternwind (Teilchenstrahlung vom Stern) erzeugt wird und erfüllt ist. Sie hat eine andere Materiezusammensetzung als der Interstellare Raum. Eine scharfe Grenze gibt es jedoch nicht, der Übergang von Astropause in den Interstellaren Raum ist fließend.
Die Astrochemie befasst sich mit der Entstehung und Verteilung der chemischen Verbindungen im Weltraum. Im Universum sind Wasserstoff mit einem Anteil von 90 Prozent und Helium mit einem Anteil von 9,9 Prozent vorherrschend. Wasserstoff und Helium sind direkt nach dem Urknall entstanden, bilden die Hauptbestandteile von Sternen und Interstellarer Materie. Alle anderen Elemente, in der Astrophysik als „Metalle“ bezeichnet, machen nur einen Anteil von 0,1 Prozent aus. Sie entstanden durch Kernfusion in Sternen oder durch Prozesse bei Supernovae (Sternexplosionen). Trotz des geringen Anteils an „Metallen“ und der geringen Materiedichte im Universum sind im Interstellaren Raum (der Raum zwischen den Sternen) bisher rund 200 chemische Verbindungen nachgewiesen worden.
Extrasolare Planeten sind Planeten in anderen Sternsystemen und nicht Teil unseres Sonnensystems. Die mutmaßlichen Nachweise von Extrasolaren Planeten in der Vergangenheit erwiesen sich alle als falsch. Bis anfang der 1990er Jahre war daher unklar, ob das Sonnensystem eine Ausnahme oder ein Normalfall ist. Die Messtechnik ermöglichte erst dann den Nachweis von Planeten außerhalb des Sonnensystems. Der erste Extrasolare Planet, welcher einen Neutronenstern umkreist, wurde im Jahre 1992 entdeckt. Im Jahre 1995 wurde der erste Extrasolare Planet entdeckt, welcher einen Stern umkreist. Dieser Planet umkreist den sonnenähnlichen Stern 51 Pegasi im Sternbild Pegasus und wird als 51 Pegasi b bezeichnet. Nachgewiesen wurde 51 Pegasi b von den Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz, welche ihre Entdeckung am 06. Oktober 1995 offiziell bekanntgaben. Mittlerweile werden regelmäßig weitere Extrasolare Planeten bzw. extrasolare Planetensysteme entdeckt, so dass die Anzahl der bekannten Extrasolaren Planeten bzw. von extrasolaren Planetensystemen in die Tausende geht. Heute ist klar, dass die Existenz von Extrasolaren Planeten ein Normalfall und keine Ausnahme ist. Die Planetenentstehung ist mit der Sternentstehung assoziiert und damit ein Nebenprodukt der Entstehung von Sternen.
Die Astrobiologie (Astronomie + Biologie) erforscht die Möglichkeit von Leben auf Planeten und anderen astronomischen Objekten im Weltraum. Hierbei kann es sich um Objekte im Sonnensystem oder in anderen Sternensystemen handeln. Die Frage, ob prinzipiell Leben auf astronomischen Objekten möglich ist, kann bereits positiv beantwortet werden, da nachweislich Leben auf der Erde existiert. Bisher ist außerhalb des Planeten Erde jedoch noch kein Leben auf anderen Planeten bzw. anderen astronomischen Objekten nachgewiesen worden. Grundlegende Fragen der Astrobiologie sind, unter welchen Rahmenbedingungen Leben entsteht und wie wahrscheinlich diese Entstehung ist.
Die Galaxis ist die Galaxie, in der unser Sonnensystem liegt. Das Wort Galaxis kommt aus dem Griechischen und bedeutet Milchstraße. Nach einer alten griechischen Sage soll die Göttin Hera Milch verschüttet haben, so dass die Milchstraße am Himmel entstanden ist. Tatsächlich ist die Milchstraße eine gewöhnliche Galaxie, welche aus rund 300 Milliarden Sternen und Interstellarer Materie besteht. Die sichtbare Materie (Sterne + Interstellare Materie) macht etwa 400 Milliarden Sonnenmassen aus. Allerdings ist die Galaxis in einem sphärischen Halo aus Dunkler Materie gehüllt. Zusammen mit der Dunklen Materie beträgt die Gesamtmasse der Galaxis etwa 9,4 Billionen Sonnenmassen. Nach modernen Erkenntnissen ist die Milchstraße eine Balkenspiralgalaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Die Dicke der Scheibe beträgt etwa 3.000 Lichtjahre und die des Bulges rund 16.000 Lichtjahre. In dem Bulge bzw. im Zentrum der Galaxis befindet sich ein Supermassives Schwarzes Loch von rund vier Millionen Sonnenmassen.