Tähdet syntyvät kaasu- ja pölypilven romahtaessa kasaan. Samasta aineesta muodostuvat planeetat tähtien ympärille. Planeettojen muodostumista pidetään hyvin tavallisena ilmiönä tähtien syntyprosessissa. Aineesta syntyy niin kivi- kuin jättiläisplaneettoja. Esimerkiksi aurinkokunnan suurimman planeetan Jupiterin koostumus on hyvin samankaltainen kuin Auringon koostumus.

Kiviplaneetat muodostuvat kaasu- ja pölypilvessä pölyhiukkasten liittyessä yhteen, kunnes yhä suuremmat kivikappaleet törmäävät toisiinsa. Jättiläisplaneetoilla on kiviplaneetan kaltainen ydin. Kiviytimien ympärille kerääntyy runsaasti kaasua. Kuvassa ovat Aurinko ja planeetat suhteellisessa koossa ja kiertoratojen mukaisessa järjestyksessä. Omassa aurinkokunnassa kiviplaneetat sijaitsevat aurinkokunnan sisäosissa ja jättiläisplaneetat ulko-osissa. Aurinkokunnassa olevasta aineesta muodostui myös kuita kiertämään planeettoja sekä Auringon kiertoradalle pienkappaleita: kääpiöplaneettoja, asteroideja ja kivi-jääkappaleita.

© The International Astronomical Union / Martin Kornmesser

Yötaivaalla nähdään sekä tähtiä että planeettoja, mutta vain tähdet tuottavat itse valonsa. Taivaalla näkyvien planeettojen valo on heijastunut Auringosta. Paljain silmin nähdään kiviplaneetat: Merkurius, Venus ja Mars sekä jättiläisplaneetat Jupiter ja Saturnus. Uranuksen ja Neptunuksen katselemiseen tarvitaan teleskooppi. Teleskooppien avulla ihminen on laajentanut tietämystään planeetoista, aurinkokunnan kappaleista sekä yhä kauempana sijaitsevista kohteista. Yksi keskeinen tutkimuskohde on uusien aurinkokuntien ja elämän merkkien etsiminen. Uusilla havaintolaitteilla ja menetelmillä on löydetty tähtien ympäriltä Aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja, joita nimitetään eksoplaneetoiksi.

Avaruudessa valo etenee vakionopeudella. Maassa havaittava tähden valo kertoo tietoa siitä hetkestä, jolloin fotoni syntyi. Fotoni etenee Auringosta Maahan noin 8 minuutissa, mutta Neptunuksen etäisyydeltä matkaan kuluu aikaa neljä tuntia. Lähimmästä tähdestä valo on lähtenyt liikkeelle noin neljä vuotta sitten. Maailmankaikkeuden kohteiden väliset etäisyydet esitetäänkin valovuosissa. Mitä kauemmas maailmankaikkeudessa katsoo, sitä kauemmas menneisyyteen näkee. Hubble-avaruusteleskoopin ottamasta kuvasta paljastuu valoa, jota on lähtenyt liikkeelle maailmankaikkeuden eri ikävaiheista.

Kun tähtiä on riittävän paljon lähellä toisiaan, gravitaatiovuorovaikutus pitää ne yhdessä. Tähdet voivat muodostaa tähtijoukkoja ja suuressa mittakaavassa galakseja. Aurinkokunta kuuluu Linnunrata-galaksiin. Aurinkokunta sijaitsee halkaisijaltaan noin 100 000 valovuoden kokoisessa galaksissa vajaan 30 000 valovuoden etäisyydellä galaksin keskustasta. Gravitaatiovuorovaikutus vaikuttaa myös galaksien välillä. Linnunrata ja sen lähigalaksi Andromeda sijaitsevat 2,5 miljoonan valovuoden etäisyydellä toisistaan, mutta ne liikkuvat toisiaan kohti. Galaksien yhdistyminen on tyypillistä maailmankaikkeuden kehityksessä. 

Gravitaatiovuorovaikutus vetää vain riittävän lähellä sijaitsevia galakseja toisiaan kohti. Kaukana sijaitsevat galaksit loittonevat toisistaan. Edwin Hubblen teki 1920-luvun lopulla havaintoja, jotka paljastivat Maan ja kaukaisten galaksien välimatkojen kasvavan. Hubble havaitsi, että mitä kauempana kohde meistä on, sitä suuremmalla nopeudella se loittonee. Havainto tulkittiin maailmankaikkeuden laajenemiseksi. Tämä on johtanut päätelmään, että aikaisemmin avaruuden kohteet olivat lähempänä toisiaan, ja että jonakin ajan hetkenä kaikki oli keskittynyt yhteen pisteeseen. Maailmankaikkeudesta ja sen historiasta on kertynyt kaukana olevia kohteita havainnoimalla aineistoa, jota voidaan hyödyntää sen kehityksen selvittämisessä. Mm. Edwin Hubblen mukaan nimetyn Hubble-avaruusteleskoopin havainnot ovat lisänneet ymmärrystämme maailmankaikkeuden kehityksestä.

Varhaisin havainto maailmankaikkeudesta on kosminen taustasäteily. Kosminen taustasäteily löydettiin 1960-luvulla. Kosmista taustasäteilyä tulee lähes samalla tavalla kaikista suunnista avaruutta. Säteily osoittaa, että kauan sitten maailmankaikkeus oli melko tasaisen, kuuman hiukkasmassan täyttämä ja että tässä massassa oli pieniä tiheys- ja lämpötilavaihteluja. Alla on kuva, josta nähdään kosminen taustasäteily ESA:n Planck-luotaimen kartoittamana kaikissa suunnissa. Punaiset kohdat ovat hieman muita tiheämpiä ja kuumempia, siniset vastaavasti harvempia ja viileämpiä. 

 

© ESA and the Planck Collaboration