Каждая звезда обладает своего рода «звездным паспортом», то есть, как говорят астрономы, имеет звездные характеристики. К звездным характеристикам относятся следующие показатели: возраст звезды, масса, радиус, абсолютная величина, характеризующая ее светимость, температура, спектральный класс (химический состав).

Светимостью звезды называется полное количество энергии, излучаемой звездой за 1 секунду: Lc = 4 · 1026 Вт. Абсолютной звездной светимостью называется светимость звезды на расстоянии от нее в 10 Пк (парсек) (1 Пк = = 3,26 светового года = 3,08 · 1016 м).

Для земного наблюдателя большое значение имеет не абсолютная светимость (звезды удалены на разные расстояния), а так называемая видимая звездная величина, то есть величина, характеризующая звезду с точки зрения визуального наблюдения. Видимая звездная величина может быть отрицательной и положительной; чем ярче звезда, тем более отрицательна ее величина: например, наше Солнце (имеющее незначительную абсолютную светимость) имеет видимую звездную величину –26,72, а ярчайшая, но далекая Альфа Центавра +0,3.

Температура поверхности звезды дает ей тот или иной оттенок свечения или цвет звезды, который связан со спектром излучаемого света, поэтому звезды классифицируются по температуре (цвету) согласно буквам латинского алфавита – O, B, A, F, G, K, M. Звезда, имеющая больший номер спектрального класса, имеет меньшую температуру поверхности. Наиболее яркие – звезды белого и голубого цвета, самые тусклые – умирающие красные звезды. Свечение звезды показывает, что в ней идут термоядерные реакции.

Масса оценивается в долях от массы Солнца. Стареющие звезды после выгорания водорода и при массе менее или равной 1,2 массы Солнца, образуют красные гиганты с гелиевым ядром, когда остается только само ядро – белые карлики, и последний этап жизни – черный карлик. Звезды с массой более 1,2 массы Солнца взрываются (взрыв сверхновой) и превращаются в пульсары, черные дыры или квазары (в которых предполагают гигантские черные дыры).

Основную массу звезд составляет водородно-гелиевая плазма.

Множество созвездий и звездных скоплений образуют гигантское формирование, массив звезд или галактику. Первоначально это слово употреблялось для обозначения системы, в которую входит наша планета со своим Солнцем, и по-гречески обозначала Млечный Путь. Со временем и расширением наших знаний о космосе стало понятно, что Млечный Путь – не единственная галактика во Вселенной.

Галактик множество, наша галактика Млечный Путь – одна из многих. В нашу галактику входит более триллиона звезд. Существуют гигантские галактики, включающие 1013– 1015 звезд. Галактики могут иметь различную форму. Наша галактика имеет форму диска с выпуклым ядром в центре, от которого отходят спиралевидные рукава. Размер галактики определяется в световых годах (один световой год – это расстояние, которое преодолевает свет в вакууме за 1 год). Глубина нашей галактики определяется в 1,5 тыс. световых лет, возникла она около 15 млрд лет тому назад.

Необходимыми условиями образования галактик являются два: наличие случайных скоплений и сгущений вещества в однородной Вселенной (идея впервые высказана еще Ньютоном) и наличие малых возмущений, флуктуаций вещества, ведущих к отклонению от однородности и изотропности пространства.

В XX в. были выявлены участки Вселенной, имеющие изолированный характер и обладающие огромной массой (1015–1016 масс Солнца), из которых формируются звездные системы (галактики). Первоначально такие участки имеют форму куба, затем уплощаются, становятся блиновидными и сферически симметричными. В них идет процесс образования звезд.

Спиральные галактики (80 %) встречаются чаще, чем галактики других типов (эллиптические и неправильные), предположительно это связано со слиянием протогалактик в звездных скоплениях. Галактики могут быть крупными (гигантскими) и мелкими. По одной из версий, гигантские галактики возникают из галактики нормального размера, которая поглощает соседние звездные образования. Мелкие галактики, которые поглощаются, принято называть галактиками-миссионерами. Существуют галактики в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик), облаков скоплений (тысячи галактик) и очень редко одиночно, расстояния между ними в 10–20 раз превышают размеры самих галактик.

К поведению и свойствам объектов мегамира приложимы те же самые физические законы, которые действуют на планете Земля: закон сохранения энергии, закон всемирного тяготения, закон сохранения импульса, закон сохранения момента импульса. Сложности вычислений для Вселенной связаны с учетом огромного количества объектов, поэтому к космосу неприложимы законы классической механики, а используются законы релятивистской физики (с теорией относительности Эйнштейна, неевклидовой геометрией и т. д.).