Το Σύμπαν στη Μεγάλη Κλίμακα
Με μια πολύ ικανοποιητική αναλογία, θα μπορούσαμε να σκεφτούμε το ηλιακό σύστημα ως το σπίτι μας και τον Γαλαξία ως την πόλη μας, που αποτελείται από πολλά σπίτια και κτίρια. Τον εικοστό αιώνα, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να δείξουν ότι, όπως ο κόσμος μας αποτελείται από πολλές, πολλές πόλεις, έτσι και το σύμπαν αποτελείται από τεράστιους αριθμούς γαλαξιών. (Ορίζουμε ότι το σύμπαν είναι ό,τι υπάρχει και είναι προσβάσιμο στις παρατηρήσεις μας.)
Οι γαλαξίες εκτείνονται τόσο πολύ στο διάστημα όσο μπορούν να δουν τα τηλεσκόπια μας. Πολλά δισεκατομμύρια από αυτούς είναι «ορατοί» από σύγχρονα όργανα. Όταν ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά, ορισμένοι αστρονόμοι ονόμασαν τους γαλαξίες «νησιωτικά σύμπαντα», ένας όρος κατάλληλα περιγραφικός Οι γαλαξίες μοιάζουν με νησιά αστεριών στην απέραντη, σκοτεινή θάλασσα του διαγαλαξιακού χώρου.
Ο πλησιέστερος γαλαξίας, που ανακαλύφθηκε το 1993, είναι ένας μικρός που βρίσκεται 75.000 έτη φωτός από τον Ήλιο προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Τοξότη. Το νέφος του δικού μας Γαλαξία το καθιστά ιδιαίτερα δύσκολο να διακριθεί. Ένας αστερισμός, πρέπει να σημειωθεί, είναι ένα από τα 88 τμήματα στα οποία οι αστρονόμοι διαιρούν τον ουρανό, καθένα από αυτά ονομάζεται έτσι από ένα εξέχον μοτίβο αστεριών στο εσωτερικό του.
Πέρα από αυτόν τον Νάνο γαλαξία του Τοξότη βρίσκονται δύο ακόμη μικροί γαλαξίες, περίπου 160.000 έτη φωτός μακριά. Καταγράφηκαν για πρώτη φορά από το πλήρωμα του Μαγγελάνου, καθώς έπλεε σε όλο τον κόσμο, και ονομάζονται Νέφη του Μαγγελάνου (Magellanic Clouds), Μεγάλο και Μικρό. Και οι τρεις αυτοί μικροί γαλαξίες είναι δορυφόροι του δικού μας και αλληλεπιδρούν μαζί του με τη δύναμη της βαρύτητας. Ενδέχεται και τους τρεις γαλαξίες να τους απορροφήσει (καταπιεί) ο μεγαλύτερος Γαλαξίας μας. Είναι κάτι που έχει συμβεί μα άλλους μικρούς γαλαξίες κατά τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου.
Ο πλησιέστερος μεγάλος γαλαξίας είναι μια σπείρα παρόμοια με τη δική μας, που βρίσκεται στον αστερισμό της Ανδρομέδας, και επομένως ονομάζεται γαλαξίας Ανδρομέδα. Η επίσημη ονομασία της Ανδρομέδας είναι M31. Το M31 απέχει από 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός και, μαζί με τον Γαλαξία μας, είναι μέρος ενός μικρού σμήνους με περισσότερους από 50 γαλαξίες που αναφέρονται ως Τοπική Ομάδα.
Σε αποστάσεις από 10 έως 15 εκατομμύρια έτη φωτός, βρίσκουμε άλλες μικρές γαλαξιακές ομάδες. Λίγο πιο μακριά, σε απόσταση περίπου 50 εκατομμύρια έτη φωτός, υπάρχουν πιο εντυπωσιακά συστήματα με χιλιάδες γαλαξίες-μέλη. Ανακαλύψαμε ότι οι γαλαξίες εμφανίζονται κυρίως σε συστάδες, μεγάλες και μικρές.
Μερικά από τα ίδια τα σμήνη σχηματίζονται σε μεγαλύτερες ομάδες που ονομάζονται Υπερσμήνη (superclusters). Η Τοπική Ομάδα είναι μέρος ενός Υπερσμήνους γαλαξιών, που ονομάζεται Υπερσμήνος της Παρθένου ή το Τοπικό Υπερσμήνος (Virgo Supercluster). Εκτείνεται σε διάμετρο 110 εκατομμυρίων ετών φωτός. Έχουμε αρχίσει να εξερευνούμε τη δομή του σύμπαντος σε αυτές τις τεράστιες κλίμακες και έχουμε ήδη ανακαλύψει απροσδόκητα και σπουδαία ευρήματα.
Σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις, όπου πολλοί συνηθισμένοι γαλαξίες είναι πολύ σκοτεινοί για να δουν, βρίσκουμε κβάζαρ. Ως κβάζαρ («quasar», σύντμηση από τη φράση QUASi-stellAR object ή QSO) στην Αστρονομία εννοείται κάθε εξαιρετικά λαμπρός και μακρινός ενεργός γαλαξιακός πυρήνας, που εμφανίζεται στο ορατό φως ως σημειακή πηγή (σαν αστέρας), παρά ως εκτεταμένο σώμα (όπως οι γαλαξίες). Από εκεί προέρχεται και η ονομασία των κβάζαρ, αφού quasi-stellar σημαίνει «παρόμοιος με αστέρα». Μάλιστα μία αρχική απόδοση του όρου στα ελληνικά, όταν πρωτοανακαλύφθηκαν περί το 1960, ήταν ημιαστέρας. Διακρίνονται από τους αστέρες (και έτσι ανακαλύφθηκαν) από τη μεγάλη μετατόπιση προς το ερυθρό που παρουσιάζουν τα φάσματά τους, ενώ ταυτοχρόνως αποτελούν και σημειακές ραδιοπηγές. Παρότι υπήρχε (μέχρι τη δεκαετία του 1990) κάποια αμφιβολία ως προς τη φύση τους, όλοι σχεδόν οι αστροφυσικοί συμφωνούν σήμερα ότι αυτό που βλέπουμε ως κβάζαρ είναι μία σχετικώς πυκνή άλως υλικού που περιβάλλει την κεντρική μαύρη τρύπα μεγάλης μάζας ενός νεαρού γαλαξία. Η λαμπρότητα των κβάζαρ τα καθιστά τους πιο απομακρυσμένους φάρους που μπορούμε να δούμε στους σκοτεινούς ωκεανούς του χώρου. Μας επιτρέπουν να ανιχνεύσουμε το σύμπαν 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά ή περισσότερο, και έτσι 10 δισεκατομμύρια χρόνια ή περισσότερο στο παρελθόν. Με τα κβάζαρ μπορούμε να δούμε πολύ κοντά στην έκρηξη του Big Bang που σηματοδοτεί την αρχή του χρόνου.
Πέρα από τα κβάζαρ και τους πιο απομακρυσμένους ορατούς γαλαξίες, έχουμε εντοπίσει την αδύναμη λάμψη της ίδιας της Μεγάλης Έκρηξης. Η ανακάλυψη αυτής της «μεταλαμπής της δημιουργίας» θεωρείται ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην επιστήμη του εικοστού αιώνα και εξακολουθούμε να διερευνούμε τα πολλά πράγματα που έχει να μας πει για τις πρώτες εποχές του σύμπαντος.
Οι μετρήσεις των ιδιοτήτων των γαλαξιών και των κβάζαρ σε απομακρυσμένες τοποθεσίες απαιτούν μεγάλα τηλεσκόπια, εξελιγμένες συσκευές ενίσχυσης φωτός και επίπονη εργασία. Κάθε ξεκάθαρη νύχτα, σε παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο, οι αστρονόμοι εργάζονται σε τέτοια μυστήρια όπως η γέννηση νέων αστεριών και η μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος, προσαρμόζοντας τα αποτελέσματά τους στην ταπετσαρία της κατανόησης και των γνώσεών μας.