Luce è composta di fotoni. I fotoni sono minuscoli frammenti di energia contenuta all'interno di campi elettrici e magnetici che si sostengono a vicenda---per sempre, se non succede qualcosa a loro. Nello spazio esterno, fuori oltre l'atmosfera terrestre, ci sono stelle, buchi neri, galassie, polvere, nubi gassose e un sacco di vuoto. Quando i fotoni viaggiano attraverso lo spazio loro destino è determinato dalle loro interazioni con tali entità e con lo spazio stesso.
Viaggiare in linee rette
Una delle caratteristiche più notevoli della luce è che viaggia in linea retta. Se non c'è niente intorno a disturbare il percorso di un fotone, che è esattamente quello che farà: viaggiare in linea retta. Poiché la maggior parte dello spazio è vuoto, la maggior parte del tempo la maggior parte fotoni solo andare avanti, incredibilmente a lungo volte. Ad esempio, la luce dall'oggetto più distante rilevato viaggiato 13 miliardi di anni per raggiungere la terra. È un lungo viaggio. Ci sono altri destini possibili per un fotone nello spazio esterno.
Interagendo con la materia
Quando la luce incontra la materia, una delle tre cose possa accadere. Si può trasmettere attraverso come se niente era lì; può spargere fuori; può ottenere assorbito. Viste di nubi di gas interstellare mostrano quelle interazioni. Un po' di luce dalle stelle dietro la nube renderà attraverso. Un po' di luce dalle vicine stelle rifletterà i cloud. Un po' di luce sarà assorbito e riscaldare il cloud, rendendo bagliore nell'infrarosso.
Spazio curvo
L'universo è pieno di spazio vuoto, ma anche vuoto a volte può essere interessante. Una delle conseguenze della teoria di Einstein della relatività generale è che lo spazio può essere curvato. Gli oggetti con massa cambiano la natura dello spazio che li circonda. Per oggetti di uso quotidiano, questo effetto è completamente impercettibile. Se un oggetto è abbastanza pesante, però, la curvatura che induce può essere rilevata. Cosa significa questo per fotoni nello spazio è che le linee rette normali che vorrebbero viaggiare diventano curvo. Ciò si osserva in un effetto chiamato lente gravitazionale.
RedShift
C'è un altro modo in cui la natura dello spazio stesso modifica il modo in fotoni di viaggio. L'universo è ancora in espansione, spinto dall'impulso originale dal Big Bang. Non è che tutti gli oggetti si stanno diffondendo oltre a vicenda, ma che lo spazio stesso si sta diffondendo tra gli oggetti. Se il percorso tra una stella lontana e la terra è rappresentato come un nastro di gomma spesso, è come se il nastro di gomma sono stati stretching. Una formica che ha iniziato a camminare dall'estremita ' della band gomma avrebbe il suo percorso allungato più di una formica che ha iniziato da qualche parte nel mezzo. La stessa cosa succede ai fotoni. Fotoni distanti sono rallentati da fotoni più di una più stretta. Questo ha l'effetto di allungamento della lunghezza d'onda. Questo è il famoso "red shift" scoperto agli inizi del 1900.