Delta mi!

Mimo obiektywnych trudności związanych z globalną pandemią współpraca naukowa LIGO-Virgo-KAGRA nie zwalnia tempa. Zrzeszeni w niej naukowcy mają ciągle pełne ręce roboty przy opracowywaniu detekcji zarejestrowanych podczas kampanii obserwacyjnej O3, która zakończyła się pod koniec marca 2020 roku.

W kwietniu 2020 roku światowe media były przede wszystkim skupione na pierwszej fali pandemii COVID-19, dlatego ważny dla społeczności astronomicznej jubileusz pozostał nieco w cieniu zmagań ze skutkami wirusa. Mam oczywiście na myśli 30-lecie Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (Hubble Space Telescope, HST), który został umieszczony na orbicie 25 kwietnia 1990 roku; start promu Discovery z teleskopem Hubble'a na pokładzie nastąpił dzień wcześniej.

Okazuje się, że astrologowie mają rację: położenie planet ma kluczowy wpływ na nasze życie. Oczywiście jednocześnie mylą się, ponieważ wpływ planet jest inny, niż to wynika z wróżb i horoskopów. Ziemia jest jedną z planet Układu Słonecznego i jako taka podlega grawitacyjnym wpływom innych ciał niebieskich: Słońca, Księżyca i dużych planet, w szczególności Jowisza. Wpływy te są tak istotne, że kształtują klimat na Ziemi w długiej skali czasowej rzędu dziesiątek i setek tysięcy lat...

Z obserwacji zespołów LIGO i Virgo, przez uchylone dopiero co okno "falowo-grawitacyjne" - w odróżnieniu od tradycyjnej astronomii korzystającej, z informacji pochodzących z okna elektromagnetycznego - wyłania się coraz wyraźniejszy obraz Wszechświata wypełnionego niewidzialnymi do tej pory układami podwójnymi czarnych dziur o różnych masach, układami podwójnymi gwiazd neutronowych, a także różnymi konfiguracjami układów mieszanych czarnej dziury i gwiazdy neutronowej.

W tym odcinku przenieśmy się w wyobraźni na wulkaniczną równinę Elysium Planitia na Marsie, gdzie prawie dwa lata temu (26 listopada 2018 r.) wylądował automatyczny łazik NASA Mars InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport). Został on wysłany, aby badać marsjańską glebę i atmosferę. Jest to pierwsza misja, której celem jest badanie warstw podpowierzchniowych Marsa. InSight jest urządzeniem całkiem pokaźnych rozmiarów, waży , a po rozłożeniu paneli słonecznych jego wymiary to m.

Na początku roku zespoły LIGO i Virgo ogłosiły pierwszą "wyjątkową" (to znaczy nadającą się do osobnej publikacji) detekcję z trzeciego cyklu obserwacji (O3) detektorów Advanced LIGO i Advanced Virgo. Sygnał GW190425 został zarejestrowany 25 kwietnia 2019 roku...

Zgodnie z obecnym stanem wiedzy (czyli ogólną teorią względności) otaczająca nas przestrzeń, ale także tempo upływu czasu zmieniają się zależnie od obecności i ruchu znajdujących się w pobliżu mas. Czasoprzestrzeń rzeczywiście istnieje jako autonomiczny "obiekt", który marszczy się i wygina (co wiemy z obserwacji fal grawitacyjnych), a także jest "ciągnięta" bądź "wleczona" zgodnie z ruchem obrotowym masywnego ciała.

Czarne dziury to najbardziej zwarte "obiekty" znane astrofizycznym obserwacjom; cudzysłów częściowo tłumaczy fakt, że czarna dziura nie jest obiektem materialnym, ale regionem czasoprzestrzeni zakrzywiającym się pod wpływem własnego zakrzywienia. Grawitacja w teorii względności pochodzi z zakrzywienia czasoprzestrzeni, w której poruszają się (również zakrzywiające czasoprzestrzeń) masy. Nawet niematerialny obiekt, taki jak czarna dziura, ma zatem masę, ściśle związaną z wywoływaną przez nią krzywizną...

Od ponad 100 lat, czyli od momentu opublikowania szczególnej, a później ogólnej teorii względności (odpowiednio, w 1905 i 1915 roku), czas i przestrzeń splecione są w opisie fizycznym w jeden byt zwany czasoprzestrzenią...

W jaki sposób Słońce wytwarza ogromną ilość energii niezbędnej do podtrzymania życia na Ziemi? Począwszy od pierwszej połowy XIX wieku pytanie to było nie lada wyzwaniem dla astronomów i fizyków teoretycznych, którzy spierali się o to gorąco z geologami i biologami ewolucyjnymi, a problemem pogodzenia wieku Słońca i Ziemi zajmowali się najznamienitsi fizycy epoki. Dziewiętnastowieczni fizycy uważali, że źródłem energii słonecznej jest grawitacja...

Często mówi się, że kluczowe technologie prototypowych urządzeń projektowanych przez naukowców i inżynierów do podboju kosmosu są później wdrażane do masowej produkcji i codziennego użytku, choć nie zawsze wiadomo, które dokładnie wynalazki rzeczywiście wprost pochodzą z kosmosu. W tym numerze Delty piszemy na przykład o matrycy CCD oraz o nawigacji satelitarnej GPS. Oba te wynalazki zostały upowszechnione w ramach projektów transferów technologii NASA. Są to komercyjne produkty i usługi, które były opracowane z pomocą NASA, między innymi poprzez kontrakty badawczo-rozwojowe, patenty czy korzystanie z obiektów i badań agencji kosmicznej.

W Delcie 7/2018 pisaliśmy o "metodach produkcji" różnych pierwiastków, od lekkich - niezbędnych do podtrzymywania procesów życiowych - do bardzo ciężkich, wykorzystywanych przez naszą cywilizację w technologii. Dzięki nowym obserwacjom związanym z emisją i detekcją fal grawitacyjnych gromadzimy obecnie coraz więcej dowodów na to, że pierwiastki cięższe od molibdenu powstają w bardzo specyficznym otoczeniu ekstremalnie neutrononadmiarowych jąder atomowych bombardowanych przez szybko poruszające się swobodne neutrony.

W sierpniu 2017 roku astronomowie "grawitacyjni" (skupieni w zespołach LIGO i Virgo) zaobserwowali pierwszą bezpośrednią detekcję fal grawitacyjnych emitowanych podczas połączenia się dwóch gwiazd neutronowych w układzie podwójnym. Wydarzenie to, oznaczone GW170817, było początkiem astronomii wieloaspektowej z udziałem detektorów fal grawitacyjnych, ponieważ falom grawitacyjnym towarzyszyły fale elektromagnetyczne, m.in. błysk gamma. Dokładna lokalizacja sygnału na niebie dostarczona przez LIGO i Virgo umożliwiła ponad 70 teleskopom obserwacje poświaty zdarzenia w świetle optycznym, promieniach rentgenowskich, radiowych i innych.

Masa Drogi Mlecznej jest jedną z najbardziej istotnych wielkości, jakie astronomowie mogą wyznaczyć. Pomimo dziesięcioleci intensywnego wysiłku otrzymane szacunki masy Drogi Mlecznej różnią się znacząco, wahając się od 500 miliardów do 3 bilionów mas Słońca

W sierpniu 2017 roku detektory LIGO i Virgo zarejestrowały fale grawitacyjne powstałe podczas zderzenia się dwóch gwiazd neutronowych. Gwiazdy neutronowe to bardzo gęste obiekty o masie porównywalnej do masy Słońca, ale o średnicy przeciętnego miasta a przez to gęstsze od jąder atomowych. Zderzenie nastąpiło w odległości "jedynie" 130 milionów lat świetlnych od naszej Galaktyki (40 milionów parseków), w konstelacji Hydry.

Tak zwana ciemna materia jest jedną z największych zagadek nie tylko współczesnej astronomii, ale także fizyki. Jest potrzebna do wyjaśnienia obserwacji astronomicznych, na przykład krzywych rotacji galaktyk, które kręcą się tak, jakby znajdowały się w potencjale grawitacyjnym tworzonym przez coś więcej niż tylko widoczną, świecącą materię gwiazd i gazu. Ciemna materia z definicji nie emituje fal elektromagnetycznych, oddziałuje natomiast grawitacyjnie...

Czy przestrzeń kosmiczna jest rzeczywiście pusta? Niestety nie. Podobnie jak powierzchnię Ziemi, wodę i powietrze, kosmos wokół Ziemi okupują większe i mniejsze wytwory ludzkiej cywilizacji. Każdy satelita, sonda kosmiczna i załogowa misja wytwarza duże ilości kosmicznych śmieci. Wokół Ziemi krąży obecnie wiele tysięcy satelitów różnego przeznaczenia: telekomunikacyjnych, naukowych i wojskowych. Jednocześnie w przestrzeni okołoziemskiej znajduje się ponad pół miliona sztuk śmieci kosmicznych o rozmiarach od 1 cm do 10 cm, które sprawiają, że średnio co roku niszczony jest jeden satelita.

Supernowa to zjawisko kataklizmiczne, związane ze śmiercią pewnych rodzajów gwiazd. Jak wskazuje nazwa, jest "czymś więcej" niż nova, którą to nazwą astronomowie oznaczają nowy obiekt na nieboskłonie (np. nowe karłowate to układy podwójne, w których następuje akrecja na powierzchnię białego karła, co powoduje wybuchy znacznie zwiększające jasność układu). Supernowa jako obiekt badań została wprowadzona do astronomii przez Waltera Baade i Fritza Zwicky'ego w 1931 roku.

Dwadzieścia lat temu naukowcy zdali sobie sprawę, że Wszechświat nie tylko się rozszerza (to było wiadomo od pierwszej połowy XX wieku, z obserwacji Vesto Sliphera i Edwina Hubble'a), ale że proces ten przyśpiesza. Za obserwacje udowadniające ekspansję Wszechświata Saul Perlmutter, Brian Schmidt i Adam Riess dostali w 2011 roku Nagrodę Nobla.

Kiedy odpowiednio masywne gwiazdy osiągną dojrzały wiek, eksplodują. Wybuch zaczyna się w rzeczywistości od zapadnięcia się niestabilnego centrum gwiazdy. Jądro, składające się z żelaza, niklu i lżejszych pierwiastków, zostaje zgniecione do ogromnych gęstości, a jego rozmiar zmienia się od kilku tysięcy do kilkunastu kilometrów. W tak dużym ciśnieniu większość protonów zamienia się w neutrony, a energia ucieka w postaci promieniowania i neutrin. W gęstym centrum wybuchającej supernowej powstaje gwiazda neutronowa.

Coś niezwykle tajemniczego znajduje się w centrum naszej Galaktyki. To coś nie emituje światła, ale jest bardzo masywne (ponad 4 miliony ), a jednocześnie na tyle małych rozmiarów, że bez trudu zmieściłoby się wewnątrz orbity Merkurego. Astronomowie, którzy od lat analizują centrum Galaktyki, nazywają ten tajemniczy obiekt Jest to najprawdopodobniej ogromna czarna dziura; jej parametry ustala się przez obserwacje trajektorii gwiazd, w szczególności bardzo ekscentrycznej orbity gwiazdy S2, która znajduje się najbliżej krążąc wokół niej z okresem około 16 lat.

Dobrze wiadomo, że klimat naszej planety ulega czasami poważnym zmianom. W ciągu ostatnich 200 milionów lat Ziemia doświadczyła czterech okresów geologicznych (trias, jura, kreda i kenozoik) i jednej wielkiej epoki oziębienia (zlodowacenie w czwartorzędzie). Niektóre zmiany klimatyczne, np. obserwowane w ciągu ostatnich 100 lat globalne ocieplenie, mają związek z lokalnymi ziemskimi zmianami (ingerencją cywilizacji człowieka).

W sierpniu 2017 roku zespoły LIGO i Virgo wykryły nadchodzący z pobliskiej galaktyki NGC 4993 sygnał, nazwany później GW170817: potężną falę grawitacyjną powstałą podczas połączenia się gwiazd neutronowych w relatywistycznym układzie podwójnym. Oprócz fal grawitacyjnych zaobserwowano, pochodzące z tego samego źródła, promienie X, UV, światło widzialne, podczerwone oraz fale radiowe. Zaobserwowany przez satelity Fermi i INTEGRAL w tym samym momencie krótki błysk (GRB 170817A) dowodzi niezbicie, że tego typu zjawiska powstają na skutek zderzeń zwartych, gęstych obiektów. Błysk był niezwykle słaby, co może oznaczać, że główne źródło promieniowania - dżet - obserwowaliśmy pod niezaniedbywalnym kątem.

Układ Słoneczny składa się z ośmiu planet (nie licząc zdegradowanego Plutona) oraz wielu mniejszych ciał, asteroid i planetek. Czy to możliwe, że w przeszłości wokół Słońca krążyło więcej planet, które później zostały zniszczone podczas zderzeń lub łączenia się w większe obiekty?

Ciemna materia jest hipotetycznym typem materii wymyślonym przez astronomów do wytłumaczenia intrygujących obserwacji. Z szacunków wynika, że składa się na ponad 80% całej materii, oddziałując praktycznie wyłącznie grawitacyjnie z pozostałymi 20%, czyli z dobrze nam znaną materią barionową (która dodatkowo potrafi także oddziaływać silnie, słabo i elektromagnetycznie). Wśród kandydatów na ciemną materię wymienia się, na przykład, masywne czarne dziury (podobne do tych odkrytych niedawno przez zespoły LIGO i Virgo) lub różne egzotyczne, niestandardowe cząstki elementarne, i inwestuje dużo wysiłku w ich eksperymentalne wykrycie. Z drugiej strony niektórzy astronomowie postulują zmiany w teorii grawitacji w celu rozwiązania zagadki bez potrzeby odwoływania się do nowych cząstek elementarnych; sytuacja jest skomplikowana i daleka od rozwiązania.

Oś rotacji Księżyca wokół własnej osi jest nachylona o względem kierunku prostopadłego do płaszczyzny jego okołoziemskiej orbity (Księżyc orbituje w płaszczyźnie, która z kolei przecina ekliptykę pod kątem ). Jako że okres rotacji Księżyca wokół osi jest zsynchronizowany z okresem orbitalnym (miesiącem księżycowym), widzimy zawsze tę samą, upstrzoną kraterami i ciemnymi plamami (morzami, maria, które w istocie są bazaltowymi równinami) stronę satelity...

Detekcja i analiza fal grawitacyjnych jest stosunkowo nowym sposobem obserwacji Wszechświata. Dotychczasowe fale, wykrywane już praktycznie regularnie przez interferometry LIGO (znajdujące się w Hanford w stanie Waszyngton oraz Livingston w stanie Luizjana) oraz Virgo (Cascina obok Pizy we Włoszech) powstały w ostatnich chwilach życia układów podwójnych czarnych dziur o masie gwiazdowej (masy rzędu ), lub gwiazd neutronowych (masy około )...

Czy zastanawiasz się czasem, Czytelniku, skąd wziął się wodór i tlen powszechne w wodzie i powietrzu, wapń wchodzący w skład kości, żelazo we krwi, a także miedź neodym terb dysproz wolfram platyna złoto i dziesiątki innych metali "ziem rzadkich" niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania naszych smartfonów?

Dwa lata temu społeczność profesjonalnych astronomów, a także różnego rodzaju tropicieli tajemnic, zelektryzowała wiadomość o obserwacjach bardzo dziwnie zachowującej się gwiazdy. Odkrycia obiektu KIC 8462852 dokonał projekt Planet Hunters, skupiający wolontariuszy przeglądających i katalogujących dane satelity Kepler.

W przeważającej większości obserwacji astronomicznych gwiazdy są praktycznie zawsze traktowane jak punktowe źródła światła - znajdują się po prostu zbyt daleko, by dało się osiągnąć rozdzielczość wystarczającą na przestudiowanie detali ich powierzchni. Wyjątkiem jest, oczywiście, Słońce, którego powierzchnia jest w szczegółach badana z powierzchni Ziemi i za pomocą sond kosmicznych.

System Centauri (Alpha Cen) jest najbliższym nam układem gwiazd: znajduje się zaledwie 4,37 lat świetlnych od Ziemi, i składa z trzech ciał: Alpha Centauri A i B, które tworzą układ podwójny (widoczny z Ziemi jako najjaśniejsza gwiazda w konstelacji Centaura: z jasnością zajmuje trzecie miejsce w tej kategorii na niebie), oraz z Alpha Centauri C, zwanej również Proximą Centauri.

Przestrzeń międzyplanetarna jest pełna mniejszych lub większych ciał - komet i asteroid - poruszających się względem Ziemi i potencjalnie jej zagrażających. Dane NEO Coordination Centre (Near-Earth Objects, obiektów bliskich Ziemi) Europejskiej Agencji Kosmicznej zawierają parametry orbit około 15 tys. obiektów NEO (w tym ponad 100 komet), z czego ponad 500 jest sklasyfikowanych jako obiekty o niezerowym prawdopodobieństwie kolizji z Ziemią. Rzecz jasna, wciąż odkrywane są nowe obiekty. Niedawno zarejestrowano NEO nowego rodzaju.

Do czasu misji New Horizons planetę karłowatą Pluton wyobrażaliśmy sobie, poniekąd słusznie, jako glob pogrążony w ciemnościach, zimny i praktycznie martwy...

Grawitacja jest jednym z czterech podstawowych oddziaływań znanych fizykom. Mimo że doświadczamy jej w codziennym życiu, jej natura jest najsłabiej zbadana zwłaszcza w warunkach odbiegających od ziemskich. Obserwacje Kosmosu pozwalają nam na śledzenie procesów zachodzących w ogromnych, nieosiągalnych na Ziemi polach grawitacyjnych, i w ten sposób testować nasze teorie. Jak do tej pory świetnie sprawdza się ogólna teoria względności Einsteina: opis sposobu, w jaki masy zakrzywiają wokół siebie przestrzeń i zmieniają tempo, w jakim płynie czas. Jeśli masy poruszają się w czasoprzestrzeni z przyśpieszeniem, to faluje ona i drga proporcjonalnie do wielkości mas i szybkości ich ruchu. Zmienne w czasie zachowanie się odległości i przepływu czasu w czasoprzestrzeni, wywołane ruchem mas, nazywamy falami grawitacyjnymi.

Od chwili wystrzelenia w 1997 roku do spektakularnego Wielkiego Finału 15 września 2017 roku misja Cassini-Huygens (NASA/ESA/ASI) dostarczyła przełomowych informacji o Saturnie i jego księżycach. Przed misją Cassini bliskie, lecz pobieżne obserwacje Saturna wykonały jedynie sondy Pioneer 11 oraz Voyager 1 i 2 w trakcie ich podróży poza granice Układu Słonecznego.

Już około 2500 lat temu Leukip i Demokryt z Abdery wiedzą, że świat składa się wyłącznie z niepodzielnych elementów materii ("atomów") oraz z próżni. Mechanika Newtona (XVII w.) operująca pojęciami absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni umożliwia po raz pierwszy w historii jakościowy opis zachowania się cząstek materii (np. planet, a także fotonów uznawanych wówczas za korpuskuły). Faraday i Maxwell (XIX w.) dodają do listy składników świata pojęcie pola (np. pole elektromagnetyczne). Teoria względności Einsteina (XX w.) łączy czas i przestrzeń: dzięki temu na początku minionego stulecia świat składa się z czasoprzestrzeni, cząstek i pól, przy czym pole grawitacyjne zostało powiązane z nieeuklidesową geometrią czasoprzestrzeni...

Gwiazdy o różnych masach i rozmiarach powstają w podobny sposób w gęstych od gazu i pyłu obszarach gwiazdotwórczych. Narodziny gwiazdy poprzedza zapadnięcie się pod wpływem własnej grawitacji chmury składającej się głównie ze zjonizowanego wodoru, czemu towarzyszy wzrost gęstości chmury oraz przemiana grawitacyjnej energii potencjalnej w energię termiczną (rozgrzanie się materii). Po przekroczeniu krytycznej wartości temperatury rozpoczyna się fuzja jądrowa i nowo narodzona gwiazda zaczyna świecić, powstrzymując ciśnieniem własnego promieniowania dalsze zapadanie się.

Ponad 300 lat temu Newton sformułował teorię grawitacyjnego przyciągania się ciał i tym samym wprowadził do fizyki pojęcie pola grawitacyjnego. Pole to wypełnia przestrzeń wokół masywnych ciał i przekazuje pomiędzy nimi informacje, dzięki czemu masy "wiedzą", z jaką siłą mają się przyciągać. W ogólnej teorii względności pole grawitacyjne jest natomiast wyznaczane przez rozwiązania równań Einsteina, a prawdziwy powód siły grawitacyjnej jest związany z efektem deformacji czterowymiarowej czasoprzestrzeni: siła grawitacyjna nie istnieje, a efekt przyciągania się ciał jest złudzeniem wywołanym przez ich swobodny ruch w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Pan (Saturn XVIII) jest drugim od Saturna księżycem planety (okres orbitalny godzin). Został odkryty stosunkowo niedawno, dopiero w 1990 roku, przez Marka R. Showaltera na podstawie analizy zdjęć sondy Voyager 2 w przerwie Enckego pierścienia A Saturna, zebranych na początku lat 80. XX wieku.

Na początku czerwca zespoły naukowe LIGO (USA) i Virgo (projekt europejski, w którym uczestniczy także polska grupa badawcza) przedstawiły wyniki analizy trwającej wciąż kampanii obserwacyjnej O2: trzecią bezpośrednią detekcję fal grawitacyjnych. Sygnał został wykryty 4 stycznia 2017 i nazwany GW170104. Powstał on, podobnie jak poprzednie, w wyniku zapadnięcia się układu podwójnego masywnych czarnych dziur.

Czarne dziury są, być może, najdziwniejszymi obiektami badań współczesnej astrofizyki. W geometrycznym opisie grawitacji Alberta Einsteina każda masa zakrzywia (ugina) czasoprzestrzeń tym mocniej, im jest większa i bardziej "skoncentrowana" w jednym miejscu. Zwarte obiekty, to znaczy takie, dla których stosunek masa-promień jest duży, są źródłami lokalnie większego zakrzywienia...

W okrągłą pięćdziesiątą rocznicę odkrycia pulsarów dostarczamy garść nowych informacji o tych fascynujących - relatywistycznych i niezwykle gęstych - obiektach. Jedną z podstawowych i wciąż nierozwiązanych zagadek związanych z pulsarami jest mechanizm powstawania promieniowania radiowego.

Obserwacje planet pozasłonecznych mają, jak na astronomię, względnie krótką historię. Pierwsze planety poza naszym układem odkryli w 1992 roku Andrzej Wolszczan i Dale Frail, analizując radiowe obserwacje pulsarów (odkrycie nastąpiło przez przypadek, ponieważ nikt nie spodziewał się planet krążących wokół martwej pozostałości po supernowej). Pierwszą planetą związaną z "prawdziwą" gwiazdą (i to gwiazdą Ciągu Głównego) jest 51 Pegasi...

Astronomowie lubią łatwe do zapamiętania, a jednocześnie poprawne co do rzędu wielkości oszacowania różnych wielkości występujących we Wszechświecie. Jedną z takich liczb jest całkowita liczba gwiazd. Na podstawie obserwacji wiemy, że w naszej Galaktyce jest ich około sto miliardów Z kolei obserwacje pozagalaktyczne utwierdzały nas przez lata w przekonaniu, że w obserwowalnym Wszechświecie jest tyle samo galaktyk, co gwiazd, czyli również około

Według ogólnej teorii względności grawitacja jest skutkiem zakrzywiania się czterowymiarowej czasoprzestrzeni wokół masywnych obiektów. Mniej masywne ciała poruszają się wokół bardziej masywnych po liniach geodezyjnych (liniach "najprostszych" w zakrzywionej przestrzeni), co np. w przypadku planet w Układzie Słonecznym daje wrażenie ruchu po orbitach eliptycznych. Na swobodnie poruszające się ciała nie działa żadna siła: ich trajektorie są wynikiem geometrii.

Duża aktywność medialna zespołów misji kosmicznych przyzwyczaiła nas ostatnio do widoków odległych i słabo oświetlonych zakątków Układu Słonecznego (np. niezwykłe zdjęcia Plutona sondy New Horizons), dlatego w tym miesiącu trochę wiadomości z obszarów bardziej nasłonecznionych.

W 2017 roku będziemy świętować 50-lecie odkrycia pulsarów. Jak to często bywa w astronomii, zdarzyło się ono przez przypadek.

W czasach przed powstaniem wielkich programów obserwacyjnych z użyciem teleskopów naziemnych oraz specjalnych misji satelitarnych wiedzę na temat planet czerpaliśmy wyłącznie z obserwacji Układu Słonecznego. Badanie próbki składającej się z jednego przypadku pozwala odpowiedzieć jedynie na niektóre pytania o powstaniu, ewolucji i przyszłości układów planetarnych. Na szczęście obecnie strumień nowych danych obserwacyjnych jest niezwykle szeroki - liczba potwierdzonych planet pozasłonecznych odkrytych przez satelitę Kepler sięga 2500 przypadków.

Zimne i odległe rubieże Układu Słonecznego - obszary rozciągające się poza orbitą Neptuna - stają się, wraz z powiększającą się o nich wiedzą, nieco mniej puste. Dzieje się tak za sprawą kampanii obserwacyjnych skupiających się na poszukiwaniu obiektów trans-Neptunowych, sąsiadów Plutona, największej planety karłowatej naszego układu w pasie Kuipera.

Promieniowanie kosmiczne to rozpędzone do prędkości bardzo bliskich prędkości światła protony, elektrony i jądra atomowe, a także fotony gamma - atmosfera Ziemi jest poddawana ich stałemu bombardowaniu. Rekordowe cząstki mają energię kinetyczną bliską , co jest porównywalne ze zjawiskami makroskopowymi, np. energią jabłka spadającego z drzewa.