У 1927 році голландський астроном Янн Оорт остаточно довів, що усі зірки Галактики утворюють навколо її центру. При цьому у внутрішніх областях кутові швидкості зірок майже однакові. Проте далі до країв Галактики вони поступово зменшуються. Сонце завершує повний оберт навколо центру Галактики приблизно за 200 млн. років. І тільки у 1934 році було встановлено слідуючи параметри нашої зіркової системи:
· відстань від Сонця до центру Галактики 32 тисячі світлових років;
· діаметр Галактики 100 тисяч світлових років;
· товща Галактичного “диску” 10000 світлових років;
· маса - 165 млрд. сонячних мас.
З'ясування того факту, що зірки з'являються шляхом конденсації хмар газопилового міжзоряного середовища є одним із найкрупніших досягнень астрономії ХХ століття. Ще на його початку вважали, що всі зірки з'явились майже одночасно багато мільярдів років тому. В результаті стало відомо, що багато зірок є порівняно молодими об'єктами.
Важливим аргументом на користь того висновку, що зірки утворюються з міжзоряного газопилового середовища, слугує розташування груп молодих зірок, так званих асоціацій, у спіральних рукавах Галактики, а саме там міжзоряний газ має велику концентрацію.
Центральним у проблемі еволюції зірок є питання про джерела їх енергії. Успіхи у ядерній фізиці дозволили вирішити проблему ще у 30-х роках ХХ століття. Таким джерелом є термоядерні реакції синтезу, що проходять у надрах зірок при дуже високій температурі (близько 10 млн ºК).
У 1959 році було проведена тотожність Галактики у сузір'ї Волопаса, відстань до якої 4500 млн. світлових років та швидкість убіганнь якої досягала 4% швидкості світла. Спроба відкрити ще більш віддалені об'єкти приз-вела до шокуючого відкриття оптичних об'єктів, фотографічні зображення яких мали зіркоподібний вигляд. Їх спільною особливістю була надзвичайно висока інтенсивність випромінювання, через що протягом 2-х років їх вважали новим типом зірок у Чумацькому Шляху. Згодом з'ясувалося, що ці об'єкти - квазари, яких з тих пір було відкрито понад 500, не тільки не належать Чумацькому Шляху, але й мають надзвичайно великі швидкості розбігання - від 30% до 80% швидкості світла.
Залишається незрозумілим, яким чином у квазарах виділяється така гігантська кількість енергії, особливо, якщо враховувати, що це відбувається у малих об'ємах.
Виходячи із розширення Всесвіту, можна припустити, що 10 млрд. років тому вся її першопочаткова речовина повинна була знаходитися у надгустому стані. Вивчення квазарів дає змогу простежити ранішню історію Всесвіту.
Окрім Сонця та 9 великих планет у Сонячній системі є ще й так звані малі тіла. До них відносять астероїди або метеороїди, міжпланетний пил та космічне сміття.
З 1766 року відоме правило Тиціуса-Боде, за ним можна, хоча і наб-лижено, визначити відстані планет від Сонця за такою формулою:
, де
для Меркурія; для Венери; для Землі; для Марса і т.д., аr – середня відстань від планети до Сонця у астрономічних одиницях.
Порівняємо справжні відстані планет rс з обчисленими rо за цим правилом:
| Назва планети | n | ro | rc |
| Меркурій | - ∞ | 0,4 | 0,39 |
| Венера | 0 | 0,7 | 0,72 |
| Земля | 1 | 1,0 | 1,0 |
| Марс | 2 | 1,6 | 1,52 |
| ??? | 3 | 2,8 | ??? |
| Юпітер | 4 | 5,2 | 5,2 |
| Сатурн | 5 | 10 | 9,54 |
| Уран | 6 | 19,6 | 19,19 |
На той час невідомим лишалося одне – планета між Марсом та Юпітером.
Відкриття цього тіла зовсім випадково зробив італієць Джузеппе Пі-ацці (1746-1826) 1 січня 1801 року. Цю першу з малих планет, або астероїдів, назвали Церерою. Вона – найбільша серед відомих малих планет.
До кінця ХХ століття на відстані від 2,2 до 3,2 а.о. у так званому поясі астероїдів було виявлено і надійно встановлено параметри орбіт понад 9000 малих планет. Усі вони рухаються навколо Сонця у той самий бік, що й усі інші планети.
З 1992 року розпочалося відкриття нових об'єктів – астероїдів з поясу Койпера (планетоїдів). Цей пояс починається за орбітою Нептуна і тягнеться на відстань 150 а.о. На початок 2000 року було відомо понад 120 планетоїдів з розмірами до 400 км.
Взагалі було висловлено близько 4 десятків космогонічних гіпотез та було розглянуто найрізноманітніші варіанти ранньої історії Сонячної системи.
Теорія, яка розглядає походження Сонячної системи, повинна пояснювати такі факти:
орбіти всіх планет лежать практично у площині Сонячного екватора;
планети рухаються навколо Сонця по орбітах близьких до кола;
напрям обертання планет навколо Сонця однаковий для всіх планет і збігаються з напрямком обертання Сонця і власним обертанням планет (окрім Венери, Урана і Плутона);
у тому самому напрямі, що і планети навколо Сонця, обертається нав-коло них більшість їхніх супутників;
середня відстань планет від Сонця (за винятком Нептуна та Плутона) підлягає правилу Тиціуса-Боде;
99,8% маси Сонячної системи припадає на Сонце і лише 0,14% - на планети, тоді як планетам належить 98% моменту наявної кількості руху Сонячної системи;
планети поділяються на 2 групи, різко відмінні між собою за середньою густиною, хімічним складом, розмірами і внутрішньою будовою.
На сьогодні найімовірнішою гіпотезою є та, за якою планети утворились з того самого газопилового диска, що й Сонце. Першим, хто висунув ідею про те, що Земля та інші планети сформувалися з холодних допланетних тіл – планетозималей, був Отто Юлійович Шмідт (1891-1956 рр.).
Розглянемо можливий сценарій утворення планетної системи, уточнений сучасними теоретиками, що опирається на дослідження Сонячної та деяких інших планетних систем, відкритих в останні роки.
На початку еволюції планетної системи розглядаються газопиловий диск, маса якого становить кілька відсотків від маси Сонця. Хімічний склад – 99% газу і 1% пилових частинок.
З підвищенням температури протозорі нагрівається диск, що призводить до випарування частинок та розпаду молекул газу на атоми. Атоми іоні-зуються і розміри диску збільшуються до кількох десятків а.о.
Під дією відчутного магнітного поля частинки диску починають гальмуватися, температура його зменшується і тверді пилові частинки компенсуються. Цей І етап еволюції тривав приблизно 1000 років.
На ІІ етапі формування протопланетного диску (ППД) частинки збільшуються у розмірах, злипаються, утворюючи згустки речовини, яка перебуває у стані гравітаційної нестійкості.
На ІІІ етапі відбувається збільшення розмірів згустків матерії й утворення допланетних тіл великих розмірів – планетозималей. Він тривав десь десятки тисяч років.
З цих планетозималей відбувалась акумуляція планет. Вивчавши склад планет можна побачити закономірності їх будови. Ріст планет земної групи (Меркурій, Венера, Земля, Марс) відбувався при відсутності легких газів за рахунок кам'янистих частин та тіл, що містили в собі залізо та інші метали. Основна маса газів розсіялась по планетах-гігантах, в яких поверх каменистих та льодових планетоземалій нарощувалась воднево-гелійові оболонки.
У 1922 році у німецькому журналі “Цайтшрифт фюр фізік” надрукував статтю радянського вченого Фрідмана, в якій той аналізував космологічну теорію Ейнштейна. На відміну від Ейнштейна, який всупереч своїм власним висновкам із загальної теорії відносності відстоював стаціонарність Всесвіту. На основі уважного аналізу розв'язків рівнянь Ейнштейна Фрідману вдалося показати, що речовина у Всесвіті не може перебувати в стаці-онарному стані, і Всесвіт з часом змінюється.
За теорією Фрідмана можливі три варіанти розвитку Всесвіту: Всесвіт закритий, відкритий і пульсуючий. Усі ці варіанти мають те спільне, що в якийсь момент часу в минулому (10 чи 20 млрд років тому) відстань між сусідніми об'єктами Всесвіту мала дорівнювати нулю. У цей момент, який називається Великим Вибухом, густина Всесвіту й кривизна простору мали бути нескінченно великими, тобто Всесвіт мав бути точкою, яку математики називають сингулярною. У сингулярній точці всі сучасні закони фізики втрачають свою дію, а тому цю точку можна розглядати як математичний образ нової фізичної реальності.
Процес переходу космічної матерії з цього «точкового» стану на стадію розширення і є Великим Вибухом. Від цієї часової межі починається історія нашого Всесвіту. Що передувало Великому Вибуху - невідомо. Відлік часу починається від 10-43 с.
Період від 10-43 с до 10-35 с називається епохою Великого об'єднання. До кінця цієї епохи, за теоретичними міркуваннями, деякі області Всесвіту переохолодилися і знаходилися в особливому стані, який називається псевдовакуумом, або «хибним вакуумом».
Кожні 10-34 с Всесвіт подвоював свої розміри - роздування йшло вибухоподібним чином. А це і є Великий Вибух.
Миттєво перейшовши до стану звичної для нас гравітаційної взаємодії в момент 10-35 с, Всесвіт продовжував розширюватися за інерцією, за рахунок того поштовху, що був наданий у період роздування. Величезний запас потенціальної енергії псевдовакууму під час фазового переходу Всесвіту із переохолодженого стану виділився у вигляді випромінювання. Від цього моменту і почалась історія гарячого Всесвіту.
Деякий час Всесвіт перебував у так званому рівноважному стані. Почалась ера лептонів - легких частинок. Через 10-4 с Всесвіт став схожим на густий суп, у якому випромінювання було змішане з лептонами, протонами та нейтронами. Через 10 с після початку Великого Вибуху випромінювання вже переважало над речовиною - почалась ера випромінювання. Саме на цьому етапі за температури 1 млрд. К почалось утворення ядер гелію, другого після водню за поширеністю у Всесвіті хімічного елемента. Цей процес тривав близько 200 хвилин.