Astronomisches Lexikon

Die Helligkeit eines Sterns aus einem standardisierten Beobachtungsabstand von 10 Parsec. Das Maß der absoluten Helligkeit ist die Grössenklasse (Magnitude), eine logarithmische Skala, in der die Sonne den Wert 4,8 hat. Helle Sterne haben negative Werte, dunkle haben positive Werte. Zwischen den ganzzahligen Werten liegt ein Helligkeitsfaktor von 2,5. Die absolute Helligkeit lässt einen direkten Vergleich von Sternhelligkeiten ohne den Einfluss der Entfernung zu, denn sie ist nur von Grösse und Temperatur der Sterne abhängig.

Der sonnenfernste Punkt auf der elliptischen Umlaufbahn eines Planeten (grosse Halbachse).

Der erdfernste Punkt auf der Umlaufbahn des Mondes.

Blaue Riesensterne besitzen mehr als 20 Sonnenmassen und eine Oberflächen-Temperatur von über 25.000 Grad. Um die hohe Schwerkraft zu kompensieren, muss ein Blauer Riese durch verschwenderische Kernfusion einen thermischen Gegendruck aufbauen. Da sich der Wasserstoffvorrat auf diese Weise sehr schnell verbraucht, haben solche Sterne nur eine Lebensdauer von wenigen Millionen Jahren, bis sie in das Stadium des Roten Riesen übertreten.

Braune Zwerge sind die Blindgänger unter den Sternen. Da sie weniger als 8% der Sonnenmasse besitzen, reicht der Druck in ihrem Inneren nicht aus, um die Wasserstoff-Kernfusion zu zünden. Lediglich die Verschmelzung des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium (Kern aus 1 Proton und 1 Neutron) kommt in Gang, liefert jedoch nur wenig Energie und hält mangels Brennstoff nicht lange an. Damit erreichen Braune Zwerge eine Oberflächen-Temperatur von etwa 2000 Grad, bevor sie endgültig auskühlen und nur noch im Infrarotbereich beobachtet werden können. Beispiele für Braune Zwerge sind Gliese 229b und Teide 1, die kaum grösser als der Planet Jupiter sind.

Kritische Masse eines Sterns, ab der er nicht mehr als Weisser Zwerg endet, sondern weiter zu einem Neutronenstern kollabiert. Wurde in den 1930er Jahren von dem indischen Astronomen Subrahmanyan Chandrasekhar postuliert und liegt bei 1,4 bis 1,5 Sonnenmassen.

Wenn ein Stern sich von uns weg bewegt, dann haben später ausgesendete Lichtwellen einen längeren Weg, als früher ausgesendete. Die Wellenberge und -Täler laufen auf diese Weise auseinander, was sich als Rotverschiebung des Lichts äussert. Kommt ein Stern auf uns zu, dann gilt das Gegenteil und das Licht ist blauverschoben. Dieser Effekt wurde nach seinem Entdecker, dem östereichischen Mathematiker Christian Doppler, benannt, der sich allerdings mit Schallwellen beschäftigte. Die Rot- oder Blauverschiebung von Sternenlicht kann anhand der Spektralinien genau vermessen werden, die die Verschiebung zwar mitmachen, aber ihre Position zueinander beibehalten und so identifiziert werden können.
Genau genommen ist für die kosmische Rotverschiebung nicht der Doppler-Effekt, sondern die Ausdehnung des Raums verantwortlich, die die Lichtwellen erst auf ihrem langen Weg zu uns auseinander zieht. Die exakte Formel zur Berechnung der Rotverschiebung von Galaxien leitet sich deshalb von der allgemeinen Relativitäts-Theorie ab und stimmt nur für "kleine" Entfernungen mit dem Doppler-Effekt überein.

Unter Eigenbewegung versteht man die Bewegung eines Sterns vor dem Himmelshintergrund, also rechwinklig zur Sichtlinie. Dies ist jedoch nicht mit dem täglichen Umlauf zu verwechseln, den ein Stern durch die Rotation der Erde ausführt. Da die Sterne so weit entfernt sind, ist die Eigenbewegung so langsam, dass sich die Position erst im Laufe von Jahrtausenden merklich ändert. Links ist die Eigenbewegung des Sirius im Sternbild Grosser Hund über die Dauer von 20.000 Jahren dargestellt. Die Gesamtgeschwindigkeit eines Sterns setzt sich aus der Eigenbewegung und der Radialgeschwindigkeit zusammen. Die Eigenbewegung wird gewöhnlich in Form des beobachteten Winkels angegeben, da die tatsächlich zurückgelegte Strecke zunächst unbekannt ist.

Negativ geladenes, leichtes Teilchen in der Hülle von Atomen. Die jeweilige Anzahl der Elektronen bestimmt die chemischen Eigenschaften der Elemente (Valenz-Elektronen). Das Antiteilchen des Elektrons ist das positiv geladene Positron.

Im Altertum wurde zwischen Wandelsternen (Planeten) und Fixsternen unterschieden, da erstere bei ihrem Umlauf um die Sonne merklich ihre Position am Himmel verändern, während letztere fest am Himmel fixiert zu sein scheinen. Heute wissen wir, dass sich auch die Fixsterne in Bewegung befinden (siehe Eigenbewegung) und definieren alle Sterne ausserhalb unseres eigenen Sonnensystems, sowie die Sonne selbst als Fixsterne.

Die Riesenplaneten des äusseren Sonnensystems, die über keine feste Oberfläche verfügen (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun). Die Gasriesen bestehen überwiegend aus Wasserstoff und Helium, sowie Spuren von Ammoniak, Phosphor-, Schwefel- und Kohlenwasserstoffen. Unter der dichten Atmosphäre liegt ein Ozean aus flüssigem Wasserstoff, der unter dem Druck in grossen Tiefen sogar metallische Eigenschaften annehmen und zum Aufbau starker Magnetfelder beitragen kann. Die Kerne der Gasriesen bestehen möglicherweise aus festem oder geschmolzenem Gestein, und wären damit den terrestrischen Planeten ähnlich.

Lehre von der Sonne als Zentrum des Universums, um das alle anderen Himmelskörper kreisen. Diese Idee taucht ansatzweise bereits in der Antike auf, wurde jedoch erst im 16. Jhd. von dem polnischen Astronomen Nikolaus Kopernikus zur Theorie ausgearbeitet. Steht im Gegensatz zum geozentrischen (oder ptolemäischen) Weltbild, das die Erde als Mittelpunkt annimmt und bis zu Beginn der Neuzeit von der katholischen Kirche als offizelle Lehrmeinung vertreten wurde.

Mikrowellen-Strahlung mit einer Wellenlänge von 7,3 cm, die den gesamten Weltraum sehr gleichmäßig aus allen Richtungen durchdringt und der Strahlung eines schwarzen Körpers mit einer Temperatur von 2,726 Kelvin entspricht. Die kosmische Hintergrundstrahlung wurde ca. 379.000 Jahre nach dem Urknall bei der spektralen Entkopplung ausgesendet, als sich bei ca. 3.000 Grad Celsius die freien Elektronen und Atomkerne zu neutralen Atomen vereinigten und das junge Universum durchsichtig wurde. Entdeckt wurde die kosmische Hintergrundstrahlung  1965 von den amerikanischen Radioastronomen Arno Penzias und Robert Wilson, die dafür 1978 den Nobelpreis für Physik erhielten. Mittlerweile wurde die kosmische Hintergrundstrahlung von Sateliten genauer vermessen (siehe Karten links von COBE und WMAP), wobei winzige Fluktuationen festgestellt wurden, die die Keime der grossräumigen Strukturen im Universum sein dürften.

Zentrales Problem der modernen Kosmologie, das sich aus der Gleichförmigkeit (Isotropie) der kosmischen Hintergrundstrahlung ergibt. Zwei gegenüberliegende, weit entfernte Raumregionen bewegen sich jeweils fast mit Lichtgeschwindigkeit von uns weg. Zwischen diesen Regionen kann kein kausaler Zusammenhang bestehen, da sich ein Signal zwischen ihnen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen müsste. Dennoch erreicht uns von diesen Regionen eine fast identische Hintergrundstrahlung, ohne dass sie jemals in Wechselwirkung getreten sein können.
Die Einführung einer Inflation nach dem Urknall löst dieses Problem, da eine plötzliche Ausdehnung des gesamten Raums eng benachbarte, wechselwirkende Gebiete auseinander gerissen hätte. Gleichzeitig wird durch die Inflation die Bildung grossräumiger Strukturen im Universum erklärt, da winzige Quanten-Fluktuationen zu makroskopischer Grösse aufgebläht worden wären. Tatsächlich weist die kosmische Hintergrundstrahlung kleinste Abweichungen von weniger als 1/10000 Grad Celsius auf, die durch die Inflation eingefrorene Quanten-Fluktuationen darstellen könnten.

Beziehung zwischen der Fluchtgeschwindigkeit V von Galaxien und ihrer Entfernung D. Dabei gilt:

D.h. je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich von uns. Die Hubble-Konstante H geht auf den amerikanischen Astronom Edwin Powell Hubble zurück und wird zur Zeit mit 50 bis 100 km / sec. / Megaparsec angegeben. Der wahrscheinlich exakteste Wert von 71 km / sec. / Megaparsec wurde aus Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung durch den Wilkinson Mikrowellen Anisotropie Satelliten (WMAP) abgeleitet. Durch Messung des Doppler-Effekts kann die Fluchtgeschwindigkeit ferner Galaxien ermittelt und über die Hubble-Konstante die Entfernung berechnet werden. Wenn die Bewegung der Galaxien in die Vergangenheit zurück verfolgt wird, dann gelangt man an einen einzigen Ursprungspunkt, was die Theorie vom Urknall begründete.

Phase direkt nach dem Urknall, während der sich das gesamte Universum kurzzeitig mit Über-Lichtgeschwindigkeit ausdehnte. Als Antrieb wird eine negative Vakuumenergie mit einer negativen Gravitation postuliert, die aus der Aufspaltung vorher vereinigter Naturkräfte resultierte.
Durch die Inflation wurden mikroskopische Quanten-Fluktuatione zu makroskopischen Störungen aufgeblasen, die als Keimzellen für die grossräumigen Strukturen des Universums dienten und noch heute als geringe Abweichungen in der ansonsten gleichförmigen kosmischen Hintergrundstrahlung registriert werden können. Darüber hinaus löst die Inflation das Horizontproblem und sorgt für das einheitliche Erscheinungsbild des Weltalls.
(siehe auch: Die Entstehung des Weltalls)

Gebräuchliche Temperaturskala in der Naturwissenschaft, die sich auf den absoluten Nullpunkt bezieht. Die Unterteilung entspricht dabei der Grad-Einteilung der Celsius-Skala (1 Grad = 1/100 der Temperatur-Differenz zwischen Gefrierpunkt und Siedepunkt des Wassers). Temperaturen unter 0 K sind prinzipiell nicht erreichbar. Die Kelvin-Skala wurde von dem englischen Physiker Sir William Thomson, Lord Kelvin of Largs, im Jahr 1848 veröffentlicht.

Verschmelzung von leichten Atomkernen zu schwereren Elementen bei sehr hohen Temperaturen (15 - 100 Millionen Grad) und Drücken. Im Gegensatz zu chemischen Prozessen (z.B. Verbrennung von Kohle) wird hier ein Vielfaches der Energie frei. Die Fusion von Wasserstoff zu Helium ist die primäre Energiequelle von Sternen, es ist jedoch auch die Verschmelzung schwererer Elemente bis zum Eisen möglich. Die enorme Energie-Ausbeute von Fusions-Reaktionen beruht auf dem Massendefekt. 4 Wasserstoffkerne haben eine etwas höhere Masse, als der aus ihnen entstehende Heliumkern. Die Differenz-Masse m wird gemäß E = mc² nach Einstein's spezieller Relativitätstheorie als Energie E abgestrahlt (c = Lichtgeschwindigkeit).

Zyklische Strömung in einer Flüssigkeit oder Gasschicht über einer Wärmequelle. Erwärmte Teilchen steigen auf, kühlen sich ab und sinken wieder zu Boden, wo sie erneut erwärmt werden. Auf diese Weise bilden sich Konvektions-Zellen aus, in denen sich die Materie in einem ständigen Kreislauf befindet und die einen Wärmeaustausch bewirken.

Von Albert Einstein 1917 in seine Gravitations-Gleichungen eingeführte Konstante, die zur Beschreibung eines statischen Universums ohne Expansion oder Kontraktion nötig erschien. Ohne die Kosmologische Konstante hätten Einsteins Gleichungen ein dynamisches Universum zur Folge gehabt, das sich entweder ausdehnt oder zusammenzieht. Nach der Entdeckung des Hubble-Gesetzes erwies sich die Kosmologische Konstante nicht nur als überflüssig, sondern sogar als falsch, heute taucht sie jedoch im Rahmen der Quantenfeld-Theorie als Energiedichte des Vakuums wieder auf. Die Kosmologische Konstante wird zur Zeit als Antrieb für eine angeblich beschleunigte Expansion des Weltalls postuliert, die zu Grunde liegenden Messungen an Supernova-Ausbrüchen in extrem weit entfernten Galaxien sind jedoch noch sehr ungenau (siehe auch: Das seltsame Universum).

Scheiben-förmige Zone ausserhalb der Neptun-Bahn in 30 bis 1.000 AE Entfernung von der Sonne, die ca. 100.000 vereiste Kleinplaneten von über 100 km Durchmesser beherbergt. Die kurz-periodischen Kometen entstammen wahrscheinlich dem Kuiper-Gürtel (siehe auch: Oortsche Wolke), der 1952 von dem holländisch-amerikanischen Planetenforscher Gerard Kuiper postuliert wurde. Das erste Objekt des Kuiper-Gürtels (1992 QB1) wurde 1992 entdeckt und mittlerweile werden auch die Zwergplaneten Pluto, Quaoar und Eris diesem Gürtel zugerechnet.

Als der Franzose Joseph Lagrange 1772 die Gravitations-Gleichungen für 3 Körper löste, stellte er fest, dass in einem System aus 2 Körpern M und m, die um ein gemeinsames Schwerezentrum (center of mass, c.o.m.) kreisen, 5 Punkte L1 bis L5 existieren, an denen sich die Anziehungs- und Zentrifugalkräfte genau aufheben. An diesen kräftefreien Lagrange-Punkten kann sich ein dritter Körper aufhalten, der die Bewegungen des Gesamtsystems automatisch mitmacht. Ein Beispiel sind die Trojaner-Asteroiden, die sich an den Lagrange-Punkten L4 und L5 je 60 Grad vor bzw. hinter Jupiter angesammelt haben.

Konstante Ausbreitungs-Geschwindigkeit c von Licht im Vakuum:

Die Lichtgeschwindigkeit ist die absolut höchste Geschwindigkeit, mit der sich ein Signal fortpflanzen kann. In transparenten Materialien (z.B. Glas, Wasser) ist sie durch Streuung geringer, was zu Brechungs-Effekten an den Grenzflächen führt.
Bereits 1676 konnte der dänische Astronom Olaf Römer durch Beobachtungen des Jupiter-Mondes Io nachweisen, dass sich das Licht nicht unendlich schnell ausbreitet, und seine Geschwindigkeit auch ungefähr bestimmen. 1849 gelang es dem französischen Physiker Armand Hippolyte Luis Fizeau, die Lichtgeschwindigkeit in einem systematischen Versuchsaufbau genau zu messen. Dabei verwendete er ein schnell rotierendes Zahnrad, und stellte fest, dass ein Lichtstrahl, der eben noch eine Lücke passiert hatte, nach der Reflektion an einem Spiegel auf einen undurchlässigen Zahn traf. Aus der Entfernung des Spiegels zum Zahnrad und der Rotationsgeschwindigkeit konnte die Lichtgeschwindigkeit berechnet werden.
Die amerikanischen Physiker Albert Abraham Michelson und Edward Williams Morley konnten 1887 zeigen, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer konstant ist und nicht durch eine Bewegung der Lichtquelle oder des Beobachters beeinflusst wird. Diese Ergebnisse standen im Widerspruch zur Äther-Theorie ("Äther" als hypothetisches Ausbreitungs-Medium für Lichtwellen), die 1905 endgültig durch Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie abgelöst wurde.

Alle Vorgänge in der Natur beruhen auf den folgenden 4 grundlegenden Wechselwirkungen (Kräften):

Die elektromagnetische Kraft wirkt zwischen geladenen Teilchen und hält z.B. die negativen Elektronen auf ihren Bahnen um die positiven Atomkerne. Die starke Kernkraft verbindet Quarks zu Protonen und Neutronen und sorgt wiederum für deren Zusammenhalt in Atomkernen. Die schwache Kernkraft spielt bei einigen Zerfallsreaktionen von Atomkernen unter Entstehung von Neutrinos eine Rolle. Die Gravitation (Schwerkraft) wirkt zwischen allen Massen im Universum (Planeten, Sterne, Galaxien, etc.) und bestimmt dessen grossräumige Strukturen. Aus quantenphysikalischer Sicht beruht die Wirkung der Kräfte auf einem Austausch von Überträgerteilchen zwischen den wechselwirkenden Teilchen.
Die 4 Grundkräfte waren nicht immer getrennt, sondern werden bei hohen Energien, wie sie z.B. beim Urknall herrschten oder in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können, ununterscheidbar. Zunächst vereinigen sich die elektromagnetische Kraft und die schwache Kernkraft zur elektroschwachen Kraft. Die Grand Unified Theory (GUT) beschreibt eine Vereinigung von elektroschwacher Kraft und starker Kernkraft, die bei noch höheren Energien auftritt. Eine Vereinigung aller 4 Kräfte unter Einbeziehung der Gravitation (Schwerkraft) in einer allumfassenden Theorie ist den Physikern bisher jedoch noch nicht gelungen.

Elektrisch neutrales, leichtes Teilchen, das bei Kernreaktionen unter Beteiligung der schwachen Kernkraft entsteht (z.B. bei der Kernfusion in der Sonne). Neutrinos zeigen fast keinerlei Wechselwirkung mit Materie und können ganze Planeten ungehindert durchdringen, so dass auch ihr Nachweis äusserst aufwendig ist. Es existieren mehrere Arten von Neutrinos, die sich nach neusten Erkenntnissen ineinander umwandeln können und daher über eine geringe Masse verfügen müssen.

Elektrisch neutrales, massives Teilchen in Atomkernen.

Überrest eines Sterns von 1,4 - 3 Sonnenmassen nach einer Supernova. Durch die gewaltige Schwerkraft werden negativ geladene Elektronen und positiv geladene Atomkerne zu Neutronen zusammengepresst (Überwindung des "Entartungsdrucks"). Ein Neutronenstern besteht praktisch aus einem einzigen Atomkern von 10 - 20 km Durchmesser und besitzt eine Dichte von 10 Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter. Siehe auch: Pulsar.

Nova-Ausbrüche können sich in engen Doppelstern-Systemen ereignen, wenn wasserstoff-haltige Materie von einem Begleitstern auf einen weißen Zwerg strömt. Hat sich eine kritische Konzentration von Wasserstoff auf dem weißen Zwerg angesammelt, dann zündet die Kernfusion erneut, und zwar in einem plötzlichen und starken Energieausbruch. Die für die Zündung erforderliche Wasserstoffmenge ist in allen Fällen sehr ähnlich und liefert immer eine genau definierte Energiemenge und Helligkeit.

Zentrales Problem der klassischen Kosmologie, das 1823 von dem deutschen Arzt und Astronomen Wilhelm Olbers in seinem Aufsatz "Über die Durchsichtigkeit des Weltraums" formuliert wurde. Darin stellt Olbers die Frage, warum nicht jeder Punkt des Himmels von einem Stern belegt ist und der gesamte Himmel nicht so hell wie die Sonne strahlt. Olbers' eigene Erklärung, dass das Licht der ferneren Sterne durch Staubwolken absorbiert wird, hat sich inzwischen als falsch erwiesen. Erst die Theorie vom Urknall kann das Paradoxon auflösen (siehe auch: Die Entstehung des Weltalls).

Reservoir von Kometenkernen (Eis + Staub) aus der Entstehungszeit des Sonnensystems. Die Oortsche Wolke wurde von dem holländischen Astronomen Jan Hendrik Oort postuliert und umgibt das Sonnensystem in einem Abstand von ca. 50.000 AE. Von Zeit zu Zeit lösen sich Körper aus der Wolke, gelangen in das innere Sonnensystem und werden zu lang-periodischen Kometen. Der Zwergplanet Sedna gehört möglicherweise der inneren Oortschen Wolke an.

Der erdnächste Punkt auf der Umlaufbahn des Mondes.

Der sonnennächste Punkt auf der elliptischen Umlaufbahn eines Planeten (kleine Halbachse).

Lichtquant. Das Überträgerteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung (siehe auch: Naturkräfte).

Zeit von 5,391*10^-44 Sekunden, die ein Lichtstrahl benötigt, um die Distanz der Planck-Länge von 1,616*10^-35 m zurückzulegen. Diese von dem deutschen Physiker Max Planck zu Beginn des 20. Jahrhunderts gefundenen Grössen markieren den kürzesten Zeitraum, bzw. die geringste Länge, die in der Raumzeit beobachtet werden können. Damit sind Zeit und Raum nicht kontinuierlich, sondern in diskrete Teilstücke gequantelt. Werden Planck-Zeit oder Planck-Länge unterschritten, dann wird eine exakte naturwissenschaftliche Beschreibung durch die Quantenunschärfe prinzipiell unmöglich. Max Planck erhielt 1918 für diese Entdeckung, die eine wichtige Grundlage der Quantentheorie bildet, den Nobelpreis. Heute arbeiten Physiker an einer "allumfassenden Theorie" aller Naturkräfte, die diese Grenzen unterschreiten und eine genauere Beschreibung des Urknalls und von Schwarzen Löchern ermöglichen soll.

Hochenergetischer Aggregat-Zustand von Materie. In einem Plasma haben sich die Elektronen ganz oder teilweise von den Atomkernen gelöst, so dass sie sich frei zwischen ihnen bewegen können. Plasmen entstehen bei hohen Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius oder durch ionisierende Strahlung und die enthaltenen geladenen Teilchen werden leicht durch elektromagnetische Felder beeinflusst. Die Kernfusion in Sternen läuft in einem heissen Plasma ab und auch Kometenschweife enthalten Plasma. Kurze Zeit nach dem Urknall lag die gesamte Materie ebenfalls als Plasma vor.

Positiv geladenes, massives Teilchen in Atomkernen. Der Kern eines Wasserstoffatoms besteht nur aus einem Proton.

Wolke aus Gas (überwiegend Wasserstoff und Helium) und Staub (Korngrösse vergleichbar mit den Partikeln im Zigarettenrauch), die davor steht, sich unter dem Druck der eigenen Schwerkraft zu einem Sternsystem zu verdichten. Die Verdichtung wird durch Störungen, wie Supernova-Ausbrüche in der näheren Umgebung, eingeleitet.

Vorläufer eines Sterns, der sich bereits durch die Verdichtung aus einem Protosolaren Nebel aufgeheizt hat, bei dem die Kernfusion jedoch noch nicht eingesetzt hat. Diese Phase dauert bei Sternen mit Sonnenmasse ca. 60 Millionen Jahre.

Ein Neutronenstern, der rotiert und über ein starkes Magnetfeld verfügt, kann als Pulsar registriert werden. Der Pulsar sendet an seinen magnetischen Polen Licht oder Radiostrahlung (Synchrotronstrahlung) aus. Die rotierenden Strahlungskegel wirken wie ein Leuchtfeuer und scheinen für einen stillstehenden Beobachter zu pulsieren. Der erste Pulsar wurde 1967 im Crab-Nebel entdeckt und ist das Überbleibsel einer Supernova aus dem Jahr 1054.

Die kleinsten bekannten Grundbausteine der Materie. Quarks tragen Bruchteile der Elementarladung (Elektron = -1) und werden nach Flavor ("Geschmack") klassifiziert. Sie können zusammen mit ihren Anti-Teilchen, den Antiquarks, spontan aus sehr energiereicher Gammastrahlung entstehen, wie es z.B. beim Urknall geschah und in Teilchenbeschleunigern nachgestellt werden kann. Treffen ein Quark und ein Antiquark aufeinander, dann vernichten sie sich gegenseitig und erzeugen die gleiche Menge an Gammastrahlung, die zu ihrer Entstehung notwendig war. Die Kernteilchen (Nukeonen) Proton und Neutron sind aus je drei Quarks aufgebaut, die ihnen ihre Masse und Gesamtladung verleihen. Den Zusammenhalt bewirkt dabei die Wechselwirkung der starken Kernkraft.
Die folgende Tabelle zeigt die 6 bisher bekannten Quark-Arten und den Aufbau der Nukleonen:

Quasi Stellares Objekt. Bei Quasaren handelt es sich um weit entfernte Galaxien, die über einen sehr hellen, aktiven Kern verfügen und deshalb trotz ihres grossen Abstands noch wie ein naher Stern erscheinen. Die riesige Energiemenge, die von einem Quasar abgestrahlt wird, kann nur durch ein Schwarzes Loch in seinem Zentrum erklärt werden. Die erste Entdeckung eines Quasars (3C273) gelang 1963 dem amerikanischen Astronom Maarten Schmidt in ca. 2 Milliarden Lichtjahren Entfernung.

Die Geschwindigkeit eines Sterns in Sichtlinie, also auf uns zu oder von uns weg. Die Radialgeschwindigkeit kann aus der durch den Doppler-Effekt verursachten Rot- oder Blauverschiebung der Spektrallinien bestimmt werden. Die Gesamtgeschwindigkeit eines Sterns setzt sich aus der Eigenbewegung und der Radialgeschwindigkeit zusammen.

Die relative Helligkeit eines Sterns oder Planeten ist die Helligkeit, in der wir ihn, abhängig von seiner Entfernung, auf der Erde beobachten können. Das Maß der relativen Helligkeit ist wie bei der absoluten Helligkeit die Grössenklasse. Die Sonne hat als hellstes Objekt am Himmel eine relative Helligkeit von -26,8. Sterne, die gerade noch mit bloßem Auge sichtbar sind, haben eine relative Helligkeit von 6.

Rote Riesensterne sind bereits sehr alt und haben den Wasserstoffvorrat in ihrem Kern aufgebraucht. An Stelle von Wasserstoff wird dort jetzt Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff verschmolzen. Die Reaktion von Wasserstoff zu Helium ist in die weiter aussen liegenden Schichten des Sterns gewandert, wo noch genug Brennstoff vorhanden ist. Auf diese Weise bläht sich der Stern um ein Vielfaches seiner ursprünglichen Grösse auf. Siehe auch: Kernfusion.

Rote Zwerge sind die Schotten unter den Sternen und gehen so sparsam mit ihrem Wasserstoffvorrat um, dass ihre Oberflächen-Temperatur nur ca. 3500 Grad und ihre Lebensdauer über 30 Milliarden Jahre beträgt (etwa doppelt so lange, wie das Universum alt ist). Das ist möglich, da die Schwerkraft ihrer weniger als 0,5 Sonnenmassen kaum Fusions-Aktivität benötigt, um den Stern im Gleichgewicht zu halten.

Sterne von über 3 Sonnenmassen überspringen nach einer Supernova das Stadium des Neutronensterns, und kollabieren weiter, da nicht einmal die Kernkräfte dem gewaltigen Druck der eigenen Schwerkraft Stand halten können. Es bildet sich ein Ereignishorizont aus, von dem selbst das Licht nicht mehr entkommen kann. Innerhalb des Ereignishorizonts befindet sich eine Singularität, also ein Loch im Raum-Zeit-Gefüge, in dem die bekannten physikalischen Gesetze keine Gültigkeit mehr haben. Ein Schwarzes Loch macht sich nur durch seine enorme Gravitation bemerkbar und ist eine äusserst ergiebige Energiequelle, wenn andere Materie hinein stürzt. Auf diese Weise wurde auch das erste Schwarze Loch, Cygnus X4 im Sternbild Schwan, identifiziert, denn die von ihm aufgesaugte Materie sendet während ihrer Verdichtung starke Röntgenstrahlung aus. Aufgrund quantenmechanischer Effekte "verdampfen" schwarze Löcher sehr langsam, so dass die gesamte Masse letztlich in Strahlung umgewandet wird.

Beständiger Strom von geladenen Teilchen (Elektronen und Atomkerne), der von der Sonne ausgestossen wird und das gesamte Sonnensystem erfüllt. Je aktiver die Sonne ist, desto stärker ist der Sonnenwind. Der Sonnenwind ist z.B. für Polarlichter verantwortlich und könnte in Zukunft, wie bei einem Segelschiff, auch als Antrieb für interplanetare Raumfahrzeuge dienen.

Wenn man das Licht eines Sterns mit Hilfe eines Prismas in die einzelnen Farben zerlegt (oben das Spektrum der Sonne), dann fallen dunkle Linien auf (Fraunhofersche Linien), die den ansonsten kontinuierlichen Farbverlauf unterbrechen. Auf dem Weg durch die Gashülle des Sterns werden offenbar einige Anteile des Lichts heraus gefiltert. Schuld daran sind die verschiedenen Elemente in der Sternatmosphäre, die jeweils Licht ganz bestimmter Wellenlängen absorbieren. Die Absorptionslinien sind sogar für jedes Element so charakteristisch, dass man aus dem Spektrum eines Sterns seine genaue chemische Zusammensetzung bestimmen kann.

Galaxien-Haufen, wie die Lokale Gruppe, sind zusammen mit anderen Ansammlungen von Galaxien in Superhaufen (z.B. Virgo-Cluster) eingebettet. Die Superhaufen werden durch die gegenseitige Gravitations-Anziehung ihrer Mitglieder zusammen gehalten und bilden die grössten Stukturen im Universum.

Explosion eines alten Sterns (Roter Riese), ausgelöst durch die schnelle Fusion schwerer Elemente nach dem Verbrauch des Wasserstoff- und Heliumvorrats. Dabei wird die äussere Hülle des Sterns abgestossen. Je nach Masse endet der Stern als Weißer Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzes Loch. Supernova-Explosionen sind die einzigen Quellen von Elementen, die schwerer als Eisen sind, und können als kosmische Standardkerzen zur Ermittlung grosser Entfernungen heran gezogen werden.

Zahlreiche Monde im Sonnensystem rotieren synchron, d.h. sie drehen sich in der gleichen Zeit einmal um ihre Achse, in der sie auch einmal ihren Mutter-Planeten umlaufen. Daher wenden sie ihrem Mutter-Planeten immer die gleiche Seite zu und besitzen relativ zu ihrer Bewegungsrichtung eine voranlaufende und eine nachfolgende Seite. Die Frontseite ist in der Regel von mehr Kratern bedeckt, da auf ihr die meisten Trümmer einschlagen, die die Umlaufbahn des Mondes durchqueren. Die synchrone Rotation ist auf die Gezeitenkräfte des Mutter-Planeten zurückzuführen, die die ursprünglich eigenständig rotierenden Monde langsam abbremsten. Ein ähnlicher Effekt ist bei der Erde zu beobachten, die sich unter den vom Mond aufgetürmten Gezeiten-Bergen ihrer Ozeane weiter dreht und durch die Reibung sehr langsam an Drehimpuls verliert. Auf diese Weise verliert auch der Mond an Geschwindigkeit und entfernt sich entsprechend von der Erde, da eine geringere Geschwindigkeit gleichbedeutend mit einer höheren Umlaufbahn ist.

Die erdähnlichen Planeten des inneren Sonnensystems, die über eine feste Gesteinskruste verfügen (Merkur, Venus, Erde, Mars).

Empirische Regel zur Berechnung der mittleren Planeten-Abstände von der Sonne, aufgestellt von dem Theologen J. Daniel Titius und 1772 von dem Astronom Johann Elert Bode veröffentlicht. Nach der Formel d = 0,4 + 0,3 * 2ⁿ erhält man aus der Position n eines Planeten mit etwas gutem Willen seinen ungefähren Abstand d von der Sonne in Astronomischen Einheiten.

Varianten der Titius-Bode-Regel können auch auf die Abstände von Monden zu ihrem Zentral-Planeten angewendet werden, eine wissenschaftlich exakte Erklärung ist jedoch nicht bekannt. Möglicherweise handelt es sich um Resonanz-Effekte, die die Planeten und Monde auf bestimmte zulässige Umlaufbahnen beschränken.

Wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche eines Planeten scheint, dann führt das zunächst zu einer Erwärmung. Doch mit der Zeit stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein, so dass die Temperatur nicht mehr weiter ansteigt. Überschüssige Energie wird in Form von längerwelligem Infrarotlicht wieder in den Weltraum abgestrahlt. Bestimmte Treibhausgase in der Atmosphäre, wie Kohlendioxid, Wasserdampf oder Kohlenwasserstoffe, verhindern jedoch diesen Temperatur-Ausgleich. Diese Gase lassen zwar das Sonnenlicht nahezu ungehindert durch, halten aber die Infrarot-Strahlung zurück und können so eine drastische Aufheizung des Planeten bewirken. Das beste Beispiel für einen explosiven Treibhaus-Effekt ist der Planet Venus, aber auch unsere Erde hat mit der ungehemmten Kohlendioxid-Produktion der Menschheit zu kämpfen.

Entstehung des Universums aus einer punktuellen Energiekonzentration (Singularität) in einer gewaltigen Explosion (Big Bang) vor 13 bis 20 Milliarden Jahren. Kurz nach dem Urknall kondensierten die entstandenen Elementarteilchen zu den häufigsten chemischen Elementen Wasserstoff und Helium. Seitdem dehnt sich das Weltall kontinuierlich aus und der "Explosions-Blitz" kann noch immer als kosmische Hintergrundstrahlung registriert werden, deren neuste Messungen ein Weltalter von 13,7 Milliarden Jahren ergeben. Bis heute ist offen, ob sich das Universum für alle Zeiten weiter ausdehnen oder irgendwann wieder unter der eigenen Schwerkraft zusammenziehen wird.

Strahlungs-Zone aus energiereichen Elektronen und Ionen von ca. 1.000 km bis 50.000 km über der Erde. Die von dem amerikanischen Physiker James A. Van Allen 1958 entdeckten Gürtel werden durch die geladenen Teilchen des Sonnenwinds gespeist, die vom Magnetfeld der Erde eingefangen werden. Es existiert ein innerer Gürtel aus Protonen und ein äusserer aus Elektronen. Die Strahlung stellt eine ernsthafte Bedrohung für Astronauten dar, aber seit den Mondflügen haben alle bemannten Raumfahrt-Aktivitäten ausschliesslich unterhalb der Strahlungsgürtel stattgefunden.

Nachdem die Kernfusion eines Sterns von bis zu 1,4 Sonnenmassen erloschen ist, kollabiert er zu einem Weissen Zwerg. Ein solcher Stern hat nur noch die Grösse der Erde, aber eine gewaltige Dichte (ca. 1 Tonne pro Kubikzentimeter). Ein Weisser Zwerg kühlt langsam aus und verwandelt sich so in einen Schwarzen Zwerg.