我們有兩種方法計算包含超新星的星係的距離：通過譜線的紅移和超新星的峰值光度。但在什麼地方出了問題，使得超新星看上去比它們本應具有的亮度要暗，所以似乎比預計的遙遠。這也正是天文學家們期待的最後一件事情。隻有一種可能的解釋，現在宇宙膨脹的速度一定比以前要快。宇宙的膨脹正在加速而非減速，這種使宇宙膨脹加速的能量我們稱之為暗能量。
6．宇宙中的第五種力
這是怎麼回事？在整個物理學史上，有四種力被認為是足以解釋物質之間的所有可能的相互作用：電磁力（造成異性電荷之間的吸引力）、強核力（將原子核約束在一起）、弱核力（造成放射性衰變）和引力（在整個宇宙範圍內起作用的吸引力）。引力是四種力中最弱的，但在天文學家們關心的領域裏它是最重要的。因為這是唯一在很遠的距離上仍起作用的力（雖然電磁力也能產生長程作用，但因為物質平均起來是電中性的，所以這種力被抵消了）。而一個加速中的宇宙需要一種先前未曾顯示出效應的第五種力。
對於起這種作用的力已經有了許多理論性的假設，基本上大多數都是才一提出即遭拋棄。它把我們帶入了奇異的真空力和虛粒子的世界。我們自然而然地把真空想象成不存在任何物質的地方，但是量子物理學告訴我們，這種想法過於簡單了。任何真空都充滿了沸騰起伏的大量的“虛粒子”。它們總是以粒子和反粒子的形式成對出現。這些帶有相反電荷的虛粒子在互相碰撞湮滅之前隻能存在不到10-43秒的短暫時間。這一過程可以描述為真空首先借來用以產生粒子的能量，然後在宇宙的其他部分覺察到之前，通過湮滅將能量返還。但在虛粒子短暫的存在期內對其周圍卻會產生影響。實際上在實驗室中發現在某些情況下它們會產生斥力。這可能正是我們尋找的東西。而且，真空的體積越大，力就越強。所以我們預計隨著宇宙的膨脹力會變大--恰如我們觀測到的。
7．宇宙剪切
暗能量存在的進一步證據來自意想不到的一個方麵。通過觀察幾十萬個星愛因斯坦在黑板前。1923年12月6日係的形狀，天文學家能夠測量出自光線從每個星係發出後宇宙的膨脹。這種方於荷蘭萊頓。法被叫做宇宙剪切，它依賴於光線路經質量時產生的彎曲。這種效應最壯觀的例子是愛因斯坦環。來自遙遠星係的光在從近鄰係統的旁邊經過時被嚴重扭曲，擴散成一個環形。近鄰的係統位於中心。星係的圖像也常常被扭曲和拉伸成弧狀。除了這些極端的例子，我們看到的每個星係的圖像都存在某種程度的畸變，畸變的大小反映出光線在到達觀測者之前經過的質量總量。對大多數星係而言這種效應很微弱，隻表現為星係在天空中位置上的小小偏移。這就存在一個問題，我們隻能看到星係發生偏移後的景象，而要測量出途經的質量及計算出膨脹的大小，我們需要與一個從星係發出後未經任何畸變的光線作比較。對任何特定的星係，這都是不可能的。然而通過天文學家設計的對龐大數量星係的巡查，可以對很多星係作統計平均來提取出這類信息。其結論是明白無誤的：光線從星係到我們之間所走過的路徑需要用一個加速的膨脹來解釋。
不過這裏又冒出一個漏洞。在發現宇宙加速膨脹之前，粒子物理學家們找到了一大堆理由來解釋由他們的許多理論所預言的這種效應為什麼在宇宙中沒有表現出來。實際上我們處於這樣一種境地，就是能夠解釋為什麼要麼根本沒有互斥力，要麼存在一種極強的排斥效應。不幸的是，我們觀測到的隻是一種非常弱的力（盡管在宇宙範圍內累積起來這種效應非常顯著），而且與預言差距甚大。實際上，天文觀測結果與最好的理論模型之間的差別高達10120倍。這是有史以來在科學上理論和實驗之間最大的誤差。但是，這就是我們已知的最佳解釋。
而情況可能更為複雜。我們曾假設互斥力是不隨時間變化的，這個假設隻是出於不要把事情弄複雜的願望，而無其他確實的理由。（要知道科學家們常常引用奧卡姆的剃刀原則：當其他方麵都相同時，最簡單的方案就是正確的方案。）有些宇宙學家則相信，造成加速的力的強度的確隨時間變化。
這些問題即將開始解決。今後20年中的進一步觀測已經計劃好。不過公平地說，在很大程度上我們還在黑暗中摸索。
8．恒星的誕生
恒星
現在，當大爆炸過去90億年時，宇宙看上去很像我們現在所見到的周圍的情況，星係中充滿了第二代恒星。現在到了仔細談論恒星演化的時候了。我們已經對第一代恒星作了一些介紹，但對它們實際的形成過程一帶而過，因為當時關注那些能夠延展到整個宇宙間的效應。我們知道它們會在耀眼的閃光中結束自己短暫的生命，它們的超新星爆炸將重元素撒向四方。另外，還有一個極為重要的效應，爆炸形成的衝擊波將激發新恒星在周圍氣體雲中的形成。
很長時間裏類星體都是最顯著的天體。它們中心的黑洞吞噬著其所能夠得到的巨量的氣體和塵埃，釋放出龐大的能量。當這些塵埃和氣體消耗殆盡後，類星體暗淡下去，宇宙裏剩下大量的“正常”星係。50億年前，氣體轉化成恒星的速率加快了，宇宙變得更加明亮。後來，40億到50億年期間，燃料開始耗盡，垂死的恒星超過了正在誕生的恒星。同時，就在這一時段，在一個不起眼的旋渦星係中，我們的太陽開始形成。下麵讓我們仔細地探查一下恒星形成的過程。
恒星在星係中的形成並不是均勻地發生的，周圍物質的條件會對收縮產生影響。像我們自己的星係的旋臂就是一個很好的例子。對任何旋渦星係的光學照片一眼看去就能發現，旋臂上的恒星趨向於藍色，而核球處的則呈黃色。以宇宙標準來看，旋臂上的熾熱大質量藍星壽命是較短的，隻能維持幾千萬年。這意味著無論我們在何處看到了藍色恒星，就可以確定這片區域內的恒星是在相對較近的時期內形成的。所以可以得出結論，在旋渦星係中恒星的形成集中在旋臂上。
包括太陽在內的所有恒星都是在巨大的恒星孕育區內形成的，我們稱之為星雲，可看作是氣體和塵埃的倉庫。在星雲之內，充滿宇宙其他地方的強烈輻射被擋在外麵，故而物質能夠冷卻到非常低的溫度，而如何達到這點對於整個恒星形成過程是非常關鍵的。最初，冷卻是由於氫分子能夠向外輻射出能量，能量的流失冷卻了雲氣，溫度降了下來。其後這項工作由碳或氧原子更加高效地完成了。在這一氣體區域中，由引力作用造成的收縮與粒子的隨機運動相對抗，如果這些粒子運動很快，就可以克服引力帶來的緊縮，這個氣團就永遠不會收縮到形成恒星的程度。對恒星生成區的現代觀測表明，這是一個持續進行的過程，氣團不斷地形成和消散著。
不過請記住，粒子的速度由溫度決定。溫度越低，粒子運動得就越慢。如果氣體能足夠冷卻，引力就會贏得這場較量，冷卻的氣體團會趨於收縮。
一旦收縮達到某一程度就不可能逆轉，一個原恒星的核心就會形成。這樣的核心包含大量的、天文學家稱之為“塵埃”的小粒子。它們像沙粒一般大小，主要是碳和矽的化合物。正是這些塵埃使得對恒星形成的研究非常困難，尤其是在光學波段。因為可見光幾乎完全被塵埃所阻擋。對於稍熱的塵埃區域，紅外觀測非常有用。但是，在恒星形成的早期階段，溫度可能低至10K，這時甚至紅外波也無能為力。要觀測這種宇宙間最冷的地方，我們必須轉到亞毫米波。
星雲內的溫度是如此之低，以至氣體凝固在塵埃上。氣體主要是氫，也有簡單的化合物，例如一氧化碳。每類分子都形成一個冰層。不過最近的研究表明這種層次結構可能過於簡化了，冰是由不同分子混合而成。
氣體在很低的溫度下運動很慢，再加上難以想象的低密度，分子之間的碰撞相當稀少，即便發生，能量也很低。值得注意的是，天文學家所稱的“比較致密的雲團”，若是在地球上的實驗室中我們會認為那是極好的真空。所以，相對隻有很少的化學反應發生。
而當分子凝結在塵埃顆粒的表麵後，情況就大不相同。分子被緊靠在一起，而且有人猜測分子或原子（特別是像氫一樣的輕原子）可能會自然而然地沿著顆粒表麵四處移動。這樣當分子相遇時，化學反應就會迅速發生。所以包含十個甚至更多原子的相當複雜的分子就可以構成。但所有這些對天文學家而言是不可見的。這個過程很重要，因為這意味著複雜分子的產生是恒星形成過程的自然結果，而當行星從剩餘的殘塊中產生時，這些物質已經存在了。
與此同時，收縮還在繼續，中央核心的溫度也持續地升高。這一階段，氣團的尺度有幾個光日，是我們太陽係大小的幾十倍。最後，密度大到氫原子能夠以足夠的能量碰撞生成氦，在相對黑暗的氣團塊的深處，恒星已經點亮。不過這時還無法看見它，因為被四周的塵埃遮蔽著。
這種情況一發生，周圍的氣體塵埃團塊就迅速被加熱，變成了我們所稱的“熱核心”。這有些名不副實，所謂的熱不過是300K，就像在9月份Selsey地區（作者帕特裏克位於英格蘭南部西蘇塞克斯的家）的溫度。不過冰已經溶化，並將新形成的化合物釋放到氣體中。在那裏形成了複雜分子的混合漿液，這能夠被對亞毫米波敏感的望遠鏡探測到。這一階段持續不超過1萬年，以宇宙的標準看僅是一瞬間。
9．恒星的生命
在這些溫熱的區域內，目前已探測到100多種分子，許多因出現在我們地球上的生命中而被人熟知，例如甲醇和乙醇。甚至還有希望探測到一些基本的氨基酸，這是構成所有蛋白質進而組成我們所知曉的所有生命的基礎。如果複雜化合物是伴隨恒星產生而自然形成的，並保持在形成行星係統的物質中，那麼就為更加複雜的生命化學提供了一個跳躍的高起點。
另外還有其他次要的證據證明，構成地球上生命的化學物質是在太空中開始它們的存在的。就我們所知，地球和其他行星上的生命都完全基於一種原子：碳。每個碳原子能和類型廣泛的其他分子形成至多4個穩定的鍵，而正好能與4個分子結合成鍵的能力帶來了一種叫做手性的屬性。沒有其他的分子具備如此的靈活性。矽比較接近，但是除了在科幻小說中，其他地方還沒有發現任何基於矽的生物存在的證據。
想象一下碳原子和4個不同類型的分子的結合，其排列有兩種可能性，每個都是另一個的鏡像，分別稱為“左手”和“右手”形式的。它們兩個都有同樣的分子式，並包括相同的5個單元部分。除此之外，這兩種排列的物理和化學屬性有稍許差別。所有簡單的化學過程都會產生同樣數量的左手性和右手性分子。
然而，那些在生命體中進行的複雜的化學過程的確具有選擇性。引人注目的是，我們所看到的生命都做出了同樣的選擇--所有地球上的生物都隻使用左手性的分子。為什麼會這樣？如何從一個兩方相等的混合體中形成僅由左手性分子構成的生命？在孕育恒星的星雲中，被塵埃所散射的光線由於圓偏振的特性有可能會破壞右手性分子而保留下左手性分子不受損傷。這種有利於左手性分子的模式在恒星開始形成時可能就已決定了。
關於在原恒星內保留的物質的情況先介紹到這裏，在探討行星形成時我們會再次提及。新誕生的恒星自身情況如何？激烈變化而不穩定的雛星依舊包藏在塵埃和氣體中，向外發出強大的恒星風。星風由從恒星表麵吹出的粒子組成，這阻止了其他物質繼續向內收縮。從恒星的極區也可能發出強大的噴流，會清除掉周圍大部分的星雲物質。收縮開始100萬年後，到達了恒星演化的金牛座T型星階段，恒星在繼續緊縮並不規則地閃耀。一個物質構成的圓盤圍繞著恒星，從新恒星附近延伸到幾百個天文單位遠。在接下來的1000萬年裏，圍繞恒星的雲團剩餘部分被逐漸掃清，隻留下圓盤。其中一個最好的實例是一顆很靠南的星：繪架座。使用一種叫做日冕儀的特殊儀器，擋住恒星自身的明亮光芒，就可以很容易地觀測到它的圓盤。
中年的恒星
到這時恒星已經停止收縮，進入所謂主星序上的穩定的中年階段。換句話說，核心的反應可以提供足夠的能量抗衡引力向內的拉力，支撐恒星的外層。恒星被熾熱氣體的壓力（或者推力，如果願意這麼叫的話）和核心產生的輻射所支赫茲普龍-羅素圖將光度表示為溫度持。恒星如此巨大，一個單獨的光子--攜帶光能量的粒子--要從核心逃出需要花費很長的時間，對太陽而言需要100萬年。這個過程通過自然的熱平衡實現自動調節。如果恒星在引力作用下收縮，那麼核心的溫度就會升高，核反應就進行得更加迅速，就會產生更多的能量，強迫恒星擴張到原來的大小。平衡已經達到，重力和壓力互相抵消，恒星可以自在地停留在主星序中達幾十億年。
我們從恒星在巨大的星雲中形成開始，再集中描述了一顆獨立恒星的形成，這可能會造成某種誤導。每個活躍的恒星生成區域會同時產生很多恒星，而大多數在這種條件下形成的恒星將作為星團的一員開始它的生命。一個很好的例子是在獵戶座大星雲這個離我們最近的大型恒星生成區中，4顆明亮的年輕恒星組成的四重星團。多數類日恒星會組成雙星或多星係統，兩顆或多顆恒星互相靠得很近，最終進入環繞對方的軌道。這樣的係統可能是不穩定的。三星係統通常--但不總是--會通過引力作用把質量最小的成員甩出去，這個彈出速度常常很高。在星團中也會發生類似的過程：恒星會以高速被拋出。而當以高速離開時，它們也帶走了引力能。這種能量損失令星團中餘下的恒星在其鄰居引力的拉力下束縛得更緊，直到形成一個穩定的星團。盡管存在上述進程，通常還是會造就某類多重恒星係統。像我們太陽這樣獨立的狀態是很少的不尋常的情況。
10．太陽係的形成
圍繞著原始太陽，剩餘物質形成扁平旋轉的圓盤。物質變成扁平形狀的事實解釋了為什麼行星的軌道傾角如此地接近。相對於地球軌道，水星的傾角僅為7度，而所有其他大行星的傾角均小於4度。這也解釋了為什麼行星在軌道上以和地球相同的方向運轉。如果從太陽極區的上麵看去，所有行星在以同一方向繞轉。
甚至小行星以及柯伊伯帶成員（新近發現的位於太陽係外側深處的小天體群）也遵循大部分規則。沒有小行星或者柯伊伯帶天體在“錯誤”的方向上繞行。而最早發現的100顆小行星中僅有4顆的軌道傾角大於20度。彗星則不同，它們質量很低，易受行星攝動的影響，所以其軌道偏心率和傾角的變化範圍很大。而包括哈雷彗星在內的長周期彗星是逆行的，即它們的繞行方向與行星相反，就像在交通環路上逆行的一輛汽車。
研究人員已經建立了複雜的模型，來說明觀測到的圍繞年輕恒星的圓盤是如何形成太陽係的。在離主星較近的地方，氫和其他較輕的氣體被恒星風吹走，形成較小、岩質的行星。在太陽係，這類行星包括水星、金星、地球和火星，以及稍遠一點的位於火星和木星軌道之間的小行星帶。這裏由於木星引力牽引的破壞作用，無法形成大的行星。
再遠一點的情況則有所不同。較輕的氣體沒有被驅逐開，一旦有一個行星核形成，它就會收集這些氣體成為巨大的大氣層，從而變成一顆巨型的氣態行星。在我們太陽係中木星和土星無疑是最好的例子。這些巨行星的視表麵實際上就是它們大氣層的頂端。這也適用於小些的大行星天王星和海王星。
再向外，我們來到了被小得多的天體占據的區域，這裏物質較為稀少，因此此處形成的天體的大小無法達到能夠吸住明顯大氣的臨界質量。在太陽係的邊緣有柯伊伯帶，冥王星是其中最有名的成員，盡管它的直徑2320千米比月球還小。除冥王星之外的第一個柯伊伯帶天體是在1992年發現的，目前已經知道有數百個。現在冥王星被認為是這類天體中最大的一個，而非真正的大行星。離太陽更遠的地方也有零星的環繞太陽的天體。在這片昏暗的地方，至少有兩個天體--Quaoar和Sedna的大小與冥王星相當。
以上這些概況基本正確，但故事並未到此為止。當氣體巨行星在圓盤中部（就像木星在太陽係中的位置）形成後，物質會被行星所掃清，從而在圓盤中形成空隙。我們可以觀察到正在進行的這種過程。在圍繞一些年輕恒星的圓盤中已經探測到了空隙。在這種情況下，行星和圓盤之間產生一種競爭，行星的引力將物質從圓盤中吸出，累積到行星身上；而圓盤則把物質向回拉。淨效應是行星受到阻尼力進而損失能量，並向內側朝著中心星盤旋過去。
一旦一顆巨行星開始向內側移動就很難停止。要創造一種理論既允許這些行星移動到正在形成的太陽係的內側，又防止它們落入到太陽之中的殘酷結局，是一個巨大的挑戰。有人提出在某些情況下這正是曾經發生的事情，而我們隻是看到了在已經形成並向內側運動直至毀滅的一長串行星中的最近的幾個。但有希望的是，最近的研究已經表明巨行星最終有可能戰勝圓盤，捕獲周圍所有的物質而避免進一步的拖曳。這時轉移就會停止，巨行星找到了永久的歸宿。
我們的太陽係似乎已經逃離了被一顆大行星犁過圓盤內側造成的混亂時期，但這並不意味著所有東西從一開始就都是穩定的。也許一個後繼的木星大小的行星會形成並向內側運動，掉入太陽之中並毀滅。不論這些行星是否存在，最終都會形成兩個大的物質團塊，它們大到其引力足以捕獲氫氣，而兩個團塊將迅速增大質量形成木星和土星（土星最明顯的特征：土星環，隻可能在最近100萬年前後生成，可能是因為一顆衛星在一次猛烈的撞擊中破碎。因為固有的不穩定，它們隻能再維持100萬年。我們能夠欣賞到這樣的美景的確十分幸運）。
在原土星附近，同時還會有另兩個團塊從圓盤中凝結出來。它們小很多，所以雖然能夠捕獲氣體，但速度要慢得多。天王星和海王星兩顆大行星將從這些團塊中形成。它們剛好在區分岩質行星和氣態行星的臨界質量之上，最初這些行星距離太陽要比現在近得多。但在木星引力以及與圓盤的相互作用的共同影響下它們逐漸向外移動到現在的位置上。這產生了戲劇般的效果。圓盤外所剩餘的大部分物質過於寒冷又不足以聚集成行星大小的團塊，又因為過於靠近天王星或海王星而被拋出了它穩定的軌道。它們大部分終老在太陽係最為遙遠的地方，現在我們稱之為奧爾特雲。這是離最近的恒星都相當遠的儲存有巨量物質的地方，而且遠離行星破壞性的引力效應的影響。
偶爾地，奧爾特雲內的物質會被奧爾特雲天體自己的相互作用或一顆經過的恒星所擾動，被投入了內太陽係。於是我們看到了流浪者般的彗星，在太陽的照耀下揮發出它們的冰態物質。這類事情現在比較少見，但在我們的故事正在講述的這個時代，由於天王星和海王星對物質向內的牽引，這種現象經常發生。從月球上環形山的記錄可以發現這個“大轟炸”的蹤跡，顯示出內太陽係曾經被大量小天體撞擊。它們亦曾撞擊過地球，但其痕跡早已被掩蓋住了。
今日太陽係
最不可能的事就是我們的太陽係是獨特的，但它確實是相當不平常。所以讓我們再仔細地考察一下。除了行星和小行星大小的天體，還有被稱作“髒雪球”的彗星。彗星真正實在的部分是它的核，由混有碎礫的冰雪構成。當彗星靠近太陽時，冰蒸發形成彗頭，通常還帶有一條長尾巴或幾條尾巴。也會有塵埃粒子--實際上是彗星碎片--闖入地球上層大氣時在海拔65千米高處燃燒形成流星。
大些的天體可能會完整掉落地麵形成撞擊坑，這就是隕星。應該注意隕星並不簡簡單單地等同於大的流星。這兩類天體相當不同。隕星是從小行星帶被逐出的天體，與彗星沒有直接聯係。
行星圍繞太陽運動的軌道與一個圓形差不多，而大多數彗星則在一個非常偏心的軌道上運動。行星公轉周期的範圍從水星的68天到海王星的接近165年。正如我們看到的，行星是在環繞年輕太陽的扁平物質圓盤中形成的，所以它們的軌道傾角都很接近。這也適用於柯伊伯帶天體和彗星的情況。
最著名的彗星當然就是哈雷彗星，它將於2061年再次回歸。現在它過於暗淡無法看到，但無疑在下一次過近日點（距離太陽最近的位置）之前很早就會被找到。偶爾能夠看到的超明亮的彗星周期要長得多，有些顯然能夠亮到產生影子的程度，盡管我們這代人還沒有看到。最後，太陽係中還包含大量的行星際塵埃。
在4個內行星中，地球和金星的個頭相似。盡管在大小和質量上像孿生子，但它們是完全不同的。金星有一個主要由二氧化碳構成的非常濃密的大氣層，在雲朵中飽含硫酸，它的表麵溫度有500℃。地球類型的生命看來完全不可能存在。最裏麵的行星--水星則過小，無法保持住可以觀測到的大氣。在地球軌道之外是火星，已經有很多宇宙飛船被發送到那裏，而且已經有計劃發射載人飛船，盡管這還是相當遙遠的未來的事情。
很明顯，那些巨行星和較小的內行星完全不同。它們在離太陽較遠的距離上形成，故而得以保留較輕的氣體--最明顯的是氫。木星和土星確定具有一個高溫的矽酸鹽的核，並被一層液氫所包圍，在其上是我們看到的大氣。天王星和海王星則不同。它們更適於用冰巨行星而非氣態巨行星來描述。木星質量比其他行星的質量總和還大，所以有一種說法叫做太陽係隻不過是由太陽、木星和各式各樣的混雜的碎片組成。
在行星的衛星中，我們的月亮比較獨特。因為它是唯一由較小的行星所擁有的大衛星。其餘的，木星有4顆大的衛星和很多較小的衛星。土星有一顆大的隨從--土衛六提坦，和許多中等和小型的衛星。天王星有5顆普通大小的衛星，海王星有海衛一(Triton)和一群小衛星。所有衛星中，隻它有提坦有較稠密的大氣。火星有兩個小月亮，火衛一(Phobos)和火衛二(Deimos)，是它很久以前捕獲的遊離的小行星。大行星中隻有水星和金星是宇宙中的獨行俠。
11．岩質行星
如果氣態巨行星向內側的遷移是很平常的話，我們探測到岩質的類地行星的機會將大大減少。即使它們在某個太陽係的曆史早期形成，也很容易因一個木星大小的行星從附近經過而被帶離軌道或者破壞掉。地球的存在似乎取決於木星保持在了它所形成的位置上，其原因尚不清楚。實際上在我們寫這本書時，在大多數探測到的太陽係中，在我們預計存在岩質“地球”的位置上是一個氣態巨行星。應當承認我們的技術有利於探測離恒星較近的大型行星。而進一步觀測可能說明我們的太陽係終究一點也不特殊。這是一個基礎問題，我們在接下來的10年中將有能力解答這一問題，直接尋找其他“地球”的任務已經在計劃中。
有些時候觀測者從地球上可以幸運地看到一顆行星從它所環繞的恒星前麵橫穿而過。在我們自己的太陽係中可以看到水星淩日和更為罕見的金星淩日。最近一次金星淩日發生在2004年，下一次在2012年。在此後要經過一個多世紀才會發生另一組2次淩日。那些太陽係外行星所繞轉的恒星都很遙遠，我們無法看出視麵。所以當行星從恒星前經過時，它會將恒星的光部分地遮擋住，這樣我們所觀察到的是恒星的亮度略微變暗。這種方法可以實現大尺度的巡查，每晚可以觀測成千上萬顆星。而亮度上任何可疑的小下降都會被跟蹤。這類天文觀測將不再純粹是職業天文學家的工作，這種行星環繞恒星的跡象也能被業餘天文學家捕捉到。實際上令人興奮的是，業餘天文學家們已經因為共同發現了一些太陽係外行星而建立了聲譽。
現在我們已經知道了170多個環繞其他恒星的太陽係外行星，幾乎所有都是通過各種間接方法發現的。其中最成功的方法涉及探測行星的母恒星而非行星自身。盡管就像在我們太陽係中那樣，太陽包含了多於99%的總質量，中央恒星的質量比行星大得多，但行星對恒星的引力作用仍會產生效應，使恒星在空間中的運動發生搖擺。這個搖擺雖極為微小，但通過仔細的觀測仍能測量出來。通過這種方式可以確定行星的存在。而行星的質量越大，搖擺就越大。
12．暗棕矮星
即便最冷的棕矮星也和一顆行星有本質的區別。一顆真正的恒星的質量必須至少為太陽的8%，即木星質量的75倍。低於此值則無法引發核反應，因為核心的溫度不夠高。由於棕矮星如此暗淡不易發現，因此直到1995年才作出了第一個證認。但現在已經確認了許多。大部分都與普通恒星相關聯，可能因為這比孤立的矮星更容易被發現。現在已知最暗的棕矮星是Gliese570D，距離19光年。它的表麵溫度僅為480℃，隻比日常用的爐子的溫度略高。它環繞一個三合星係統運動，其直徑大致與木星相當，但質量要大50倍。過重的質量使之難以被歸類為行星；另一方麵，它也無法被歸於真正的恒星類，因為在大氣中發現了鋰的蹤跡，而鋰是無法在普通恒星的溫度下存在的，它會被分解。矮星至少會發光，盡管很微弱。而行星則完全依賴於反射其主恒星的光芒。
有一族孤立的棕矮星不與任何恒星相關聯，它們可能數量眾多，但其起源尚存爭議。這些孤立的天體也曾被稱為“流浪行星”，經由引力作用被拋出了它們所形成於其中的係統，但似乎這種方式並不能產生所需的足夠數量。
持續增長的太陽係外行星的清單，使我們愈發確信類地行星在宇宙星係中是很平常的，至少在單恒星附近是這樣。對於雙星係統，一顆小的行星難於維持很長時間不被拋出去，然而我們至少知道一個例外，就是在一個三合星係統中探測到了一顆大型行星在圍繞著一顆類日恒星運動。
這些奇特而美妙的行星係統世界是多麼地迷人，而我們顯然對一種特定類型的太陽係--包含一顆小型岩質而濕潤的行星的太陽係含有特別的興趣。現在讓我們把焦點集中到新近形成的我們自己的行星地球上。