什麼是空間？在這張影象中，您可以看到行星狀星雲 NGC 6891 在這張哈勃太空望遠鏡影象中發光。
我們經常用一個簡單的詞來指代我們正在膨脹的宇宙：空間。但是空間從哪裡開始，更重要的是，它是什麼？
太空是一個幾乎完美的真空，幾乎沒有物質，壓力極低。在太空中，聲音無法傳播，因為沒有足夠靠近的分子在它們之間傳遞聲音。不是很空，一些氣體、塵埃和其他物質漂浮在宇宙的“空”區域周圍，而更擁擠的區域可以容納行星、恆星和星系。
從我們以地球為界的角度來看，外層空間通常被認為始於海拔約 62 英里（100 公里）的地方，即所謂的卡門線。這是在沒有明顯空氣可以呼吸或散射光的高度的假想邊界。經過這個高度，藍色開始讓位於黑色，因為氧分子的數量不足以使天空變藍。
沒有人確切知道空間有多大。很難確定，因為我們可以在探測器中看到。我們以“光年”為單位測量太空中的長距離，表示光在一年內傳播的距離（大約 5.8 萬億英里（9.3 萬億公里））。
根據我們望遠鏡中可見的光，我們繪製了幾乎可以追溯到大爆炸的星系圖，大爆炸被認為在大約 138 億年前開始了我們的宇宙。這意味著我們可以“看到”距離近 138 億光年的太空。但宇宙繼續膨脹，使“測量空間”更具挑戰性。
此外，天文學家並不完全確定我們的宇宙是否是唯一存在的。這意味著空間可能比我們想象的要大得多。
人眼看不見的空間輻射
大部分空間相對空曠，只有零星的灰塵和氣體漂浮在周圍。這意味著當人類向遙遠的行星或小行星傳送探測器時，飛行器不會像飛機在太空中航行時那樣遇到“阻力”。
事實上，太空和月球上的真空環境是阿波羅計劃的月球著陸器被設計成幾乎像蜘蛛一樣外觀的原因之一，正如阿波羅 9 號機組人員所描述的那樣。因為航天器被設計為在沒有大氣層的區域工作，所以它不需要光滑的邊緣或空氣動力學形狀。
除了散佈在太空“空曠”區域的碎片外，研究表明，這些區域也是不同形式輻射的發源地。在我們自己的太陽系中，太陽風——來自太陽的帶電粒子——遍佈整個太陽系，偶爾會在地球兩極附近產生極光。來自太陽系外的超新星的宇宙射線也穿過我們的社群。
事實上，整個宇宙都被所謂的宇宙微波背景 (CMB) 所淹沒，它本質上是爆炸的剩餘輻射，通常被稱為大爆炸。CMB 是我們的儀器可以探測到的最古老的輻射。
暗物質和能量
關於空間還有兩個巨大的謎團：暗物質和暗能量。
雖然科學家們已經為暗物質和暗能量的存在提供了廣泛的證據，但對它們的瞭解仍然知之甚少，因為到目前為止，科學家們還不能直接觀察它們，只能觀察它們的影響。
宇宙中大約 80% 的質量是有科學家稱之為“暗物質”的物質組成的，但目前尚不清楚它到底是什麼，也不知道它是否是我們目前定義的物質。然而，雖然暗物質不發光或不發射能量，因此不能被直接觀察到，但科學家們已經發現壓倒性的證據表明它構成了宇宙中絕大多數物質。
暗能量可能與暗物質有相似的名稱，但它完全是一個完全不同的組成部分。
暗能量被認為構成了宇宙的近 75%，它是一種神秘且未知的力量或實體，科學家們認為它是造成宇宙持續膨脹的原因。
黑洞
物質旋轉進入 M87 中心的超大質量黑洞。
較小的黑洞可以由一顆巨大恆星的引力坍縮形成，它形成一個奇點，沒有任何東西可以從中逃脫——甚至光也不能逃脫，因此該物體的名稱就是如此。沒有人完全確定黑洞內有什麼，或者落入黑洞的人或物體會發生什麼——但研究正在進行中。
一個例子是引力波，或來自黑洞之間相互作用的時空漣漪。這是阿爾伯特·愛因斯坦在上個世紀之交首次預言的，當時他證明了時間和空間是相互聯絡的。當空間扭曲時，時間會加快或減慢。
截至 2017 年年中，鐳射干涉儀引力波天文臺 (LIGO) 科學合作組織宣佈在短短兩年內透過引力波探測到三個黑洞相互作用和合並。
科學家在 2017 年 5 月表示，團隊在大約兩年內發現了這三個事件，這表明當 LIGO 以全靈敏度實施時，天文臺可能能夠頻繁發現此類事件。如果發現一堆這樣的黑洞事件，它可以幫助科學家瞭解一定大小（幾十個太陽質量）的黑洞是如何誕生的，然後又合併成新的黑洞。
恆星、行星、小行星和彗星
恆星（就像我們自己的太陽）是巨大的氣體球，會產生自己的輻射。它們的範圍可以從紅超巨星到冷卻的白矮星，這些白矮星是超新星的殘餘物，或者當一個大的恆星耗盡氣體燃燒時發生的恆星爆炸。這些爆炸將元素擴散到整個宇宙，是鐵等元素存在的原因。恆星爆炸還可以產生非常密集的物體，稱為中子星。如果這些中子星發出輻射脈衝，它們就被稱為脈衝星。
行星是其定義在 2006 年受到審查的物體，當時天文學家正在爭論冥王星是否可以被視為行星。當時，國際天文學聯合會（地球上的這些決定的管理機構）裁定行星是圍繞太陽執行的天體，其質量足以具有近乎圓形的形狀，並且已經清除了其軌道上的碎片。在這個名稱下，冥王星和類似的小天體被認為是“矮行星”，儘管並不是每個人都同意這個名稱。2015年新視野號飛船飛過冥王星後，首席研究員艾倫·斯特恩等人再次開啟了爭論，稱冥王星地形的多樣性使其更像一顆行星。
系外行星或太陽系外行星的定義仍未被國際天文學聯合會確定，但基本上天文學家將其理解為在我們附近表現得像行星的物體。第一顆這樣的行星是在 1992 年發現的（在飛馬座），從那時起，已經確認了數千顆外星行星——懷疑的還有更多。在有行星形成的太陽系中，這些天體通常被稱為“原行星”，因為它們與我們自己的太陽系中的那些行星不太成熟。
小行星是不是大到足以成為矮行星的岩石。我們甚至發現了周圍有環的小行星，例如 10199 Charilko。它們的小尺寸通常會得出這樣的結論，即它們是太陽系形成時的殘餘物。大多數小行星都集中在行星火星和木星之間的一條帶上，但也有許多小行星在行星的後面或前面，甚至可以在行星的路徑上交叉。美國國家航空航天局和其他幾個實體已經制定了小行星搜尋計劃，以掃描天空中潛在的危險物體並密切監測它們的軌道。
在我們的太陽系中，彗星（有時稱為髒雪球）是一種天體，據信它們起源於稱為奧爾特雲的大量冰冷天體。當彗星接近太陽時，我們恆星的熱量導致冰融化並從彗星流出。古人經常將彗星與地球上的毀滅或某種巨大的變化聯絡起來，但哈雷彗星和相關“週期性”或迴歸彗星的發現表明它們是普通的太陽系現象。
星系和類星體
我們可以看到的最大的宇宙結構之一是星系，它們本質上是大量恆星的集合。我們自己的星系被稱為銀河系，被認為是“棒旋”形狀。有幾種型別的星系，從螺旋型到橢圓型再到不規則型，它們會隨著它們靠近其他物體或其中的恆星年齡而發生變化。
星系通常在其星系中心嵌入超大質量黑洞，這些黑洞只能透過每個黑洞發出的輻射以及與其他物體的引力相互作用才能看到。如果黑洞特別活躍，有大量物質落入其中，它會產生大量輻射。這種星系物體被稱為類星體（只是幾種類似物體中的一種。）
大型星系團可以形成星團，這些星系團大到數百或數千個透過引力結合在一起的星系。科學家們認為這些是宇宙中最大的結構。
