Galaksija

Galaksija je sistem  zvijezda, zvjezdanih ostataka, međuzvjezdanog plina, prašine i tamne materije koje se drže na okupu međusobnim gravitacijskim privlačenjem. Riječ je izvedena od grčke riječi galaxias (γαλαξίας), doslovno 'mliječna', što se odnosi na galaksiju Mliječni put koja sadrži Sunčev sistem. Galaksije, s prosječno procijenjenih 100 miliona zvijezda,Howell, Elizabeth; Harvey, Ailsa (February 11, 2022). "How many stars are in the universe? - Can we estimate the total number of stars?". Space.com. variraju u veličini i obliku. Najmanje su galaksije patuljci s manje od hiljadu zvijezdaStrigari, Louis E.; Bullock, James S.; Kaplinghat, Manoj; Simon, Joshua D.; Geha, Marla; Willman, Beth; Walker, Matthew G. (2008). "A common mass scale for satellite galaxies of the Milky Way". Nature. 454 (7208): 1096–1097. arXiv:0808.3772. Bibcode:2008Natur.454.1096S. doi:10.1038/nature07222. ISSN 0028-0836. PMID 18756252., dok na drugom kraju skale postoje gigantske galaksije s približno 3000 milijardi zvijezda. Većina mase u tipičnoj galaksiji je u obliku tamne materije, a samo nekoliko postotaka te mase vidljivo je u obliku zvijezda i maglina. Supermasivne crne rupe su uobičajena karakteristika u centrima galaksija.

Galaksije su dijeljene prema njihovom prividnom izgledu kao eliptične, spiralne ili nepravilne. Mliječni put je primjer spiralne galaksije. Procjenjuje se da u vidljivom svemiru postoji između 200 milijardi (2×1011) i 2 triliona galaksija. Većina galaksija ima promjer od 1.000 do 100.000 parseka (približno 3.000 do 300.000 svjetlosnih godina) i odvojene su udaljenostima reda veličine miliona parseka (ili megaparseka). Poređenja radi, Mliječni put ima promjer od najmanje 26.800 parseka (87.400 sg) Goodwin, Simon P.; Gribbin, John; Hendry, Martin A. (1998). "The relative size of the Milky Way" (PDF). The Observatory. 118: 201–208. Bibcode:1998Obs...118..201G. i odvojen je od galaksije Andromeda, svog najbližeg velikog susjeda, za nešto više od 750.000 parseka (2,5 miliona sg).Riess, Adam G.; Fliri, Jürgen; Valls-Gabaud, David (2012). "Cepheid Period-Luminosity Relations in the Near-Infrared and the Distance to M31 from the Hubble Space Telescope Wide Field Camera 3". The Astrophysical Journal. 745 (2): 156. arXiv:1110.3769. Bibcode:2012ApJ...745..156R. doi:10.1088/0004-637X/745/2/156. S2CID 119113794.

Većina galaksija organizirana je u hijerarhijskim društvima koja se nazivaju skupovima, koji se opet, dalje, mogu združivati u superskupove. Te veće strukture općenito se raspoređuju u plohe i niti koje se prostiru nepreglednim svemirskim prazninama. Mliječni put je dio Lokalne grupe, kojom dominira zajedno s galaksijom Andromeda. Grupa je dio Superjata Djevica. U najvećoj mjeri, ova udruženja su uglavnom raspoređena u slojeve i niti okružene ogromnim prazninama."Galaxy Clusters and Large-Scale Structure". University of Cambridge. I Lokalna grupa i Superjato Djevica nalaze se u mnogo većoj kosmičkoj strukturi nazvanoj Lanijakea.Gibney, Elizabeth (2014). "Earth's new address: 'Solar System, Milky Way, Laniakea'". Nature. doi:10.1038/nature.2014.15819. S2CID 124323774.

 Etimologija 
Riječ galaksija je posuđena preko francuskog i srednjovjekovnog latinskog jezika iz grčkog termina za Mliječni put, galaxías (kúklos) γαλαξίας (κύκλος)Onions, Charles T.; Friedrichsen, G.W.S.; Burchfield, Robert W., eds. (1966). The Oxford Dictionary of English Etymology. Oxford: Clarendon Press. p. 385. 'mliječni (krug)', nazvanog po svom izgledu kao mliječna traka svjetlosti na nebu.Konečný, Lubomír. "Emblematics, Agriculture, and Mythography in The Origin of the Milky Way". Academy of Sciences of the Czech Republic. U astronomskoj literaturi, riječ "Galaksija" s velikim slovom se često koristi za označavanje galaksije Mliječni put, kako bi se razlikovala od ostalih galaksija u svemiru.

Galaksije su prvobitno otkrivene teleskopski i bile su poznate kao spiralne magline. Većina astronoma iz XVIII do XIX stoljeća smatrala ih je ili neriješenim zvjezdanim jatima ili ekstragalaktičkim maglinama,  ali njihov pravi sastav i priroda ostali su misterija. Opservacije nekoliko obližnjih sjajnih galaksija, poput Andromedine galaksije, korištenjem većih teleskopa počele su ih razdvajati u ogromne konglomeracije zvijezda, a stvarne udaljenosti pojedinih uočenih zvijezda smjestile su ih daleko izvan Mliječnog puta. Zbog toga su popularno nazvani ostrvskim svemirima. Harlow Shapley je počeo zagovarati termin "galaksija" i bio je protiv korištenja termina "svemiri" i "maglina" za objekte, ali vrlo utjecajni Edwin Hubble se držao maglina. Nomenklatura se nije u potpunosti promijenila sve do Hubbleove smrti 1953. godine.Bartusiak, M. (2010). The Day We Found the Universe. United States: Knopf Doubleday Publishing Group.

 Nomenklatura 
Milioni galaksija su katalogizirani, ali samo nekoliko njih ima dobro utvrđena imena, kao što su Andromeda, Magelanovi oblaci, Vrtlog i Sombrero. Astronomi rade s brojevima iz određenih kataloga, kao što su Messier katalog, NGC (Novi opći katalog), IC (Indeksni katalog), CGCG (Katalog galaksija i jata galaksija), MCG (Morfološki katalog galaksija), UGC (Opći katalog galaksija Uppsala) i PGC (Katalog glavnih galaksija, također poznat kao LEDA). Sve poznate galaksije pojavljuju se u jednom ili više ovih kataloga, ali svaki put pod drugim brojem. Na primjer, Messier 109 (ili "M109") je spiralna galaksija koja ima broj 109 u Messier katalogu. Također ima oznake NGC 3992, UGC 6937, CGCG 269–023, MCG +09-20-044 i PGC 37617 (ili LEDA 37617), između ostalih. Milioni slabijih galaksija poznati su po svojim identifikatorima u pregledima neba kao što je Sloan Digital Sky Survey.

 Historija posmatranja 
 Mliječni put 
Grčki filozof Demokrit (450–370. p.n.e.) pretpostavio je da bi se svijetla traka na noćnom nebu poznata kao Mliječni put mogla sastojati od udaljenih zvijezda.Plutarch (2006). The Complete Works Volume 3: Essays and Miscellanies. Echo Library. p. 66. ISBN 978-1-4068-3224-2. Međutim, Aristotel (384–322. p.n.e.) vjerovao je da je Mliječni put uzrokovan "paljenjem vatrenog izdisaja nekih zvijezda koje su bile velike, brojne i blizu jedna drugoj" i da se "paljenje odvija u gornjem dijelu atmosfere, u području Svijeta koje je kontinuirano s nebeskim kretanjem".Montada, Josep Puig (September 28, 2007). "Ibn Bâjja". Stanford Encyclopedia of Philosophy Neoplatonistički filozof Olimpijodor Mlađi (oko 495–570. p.n.e.) kritikovao je ovo gledište, tvrdeći da ako je Mliječni put sublunarni (smješten između Zemlje i Mjeseca), trebao bi izgledati drugačije u različito vrijeme i na različitim mjestima na Zemlji i da bi trebao imati paralaksu, što nije imao. Po njegovom mišljenju, Mliječni put je nebeski.

Prema Mohaniju Mohamedu, arapski astronom Ibn Alhazen (965–1037) napravio je prvi pokušaj posmatranja i mjerenja paralakse Mliječnog puta,Mohamed, Mohaini (2000). Great Muslim Mathematicians. Penerbit UTM. ISBN 978-983-52-0157-8. OCLC 48759017. pp. 49-50. i tako je "utvrdio da, budući da Mliječni put nema paralaksu, mora biti udaljen od Zemlje, a ne pripadati atmosferi.""Popularisation of optical phenomena: Establishing the first Ibn Al-Haytham workshop on photography" (PDF). In Flory, François (ed.). Ninth International Topical Meeting on Education and Training in Optics and Photonics. Proceedings of SPIE. Vol. 9664, Ninth International Topical Meeting on Education and Training in Optics and Photonics. Perzijski astronom El-Biruni (973–1048) predložio je da je galaksija Mliječni put "skup bezbrojnih fragmenata prirode magličastih zvijezda."O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., "Abu Arrayhan Muhammad ibn Ahmad al-Biruni", MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews Andaluzijski astronom Avempace (umro 1138) predložio je da je sastavljena od mnogih zvijezda koje se gotovo dodiruju i izgledaju kao kontinuirana slika zbog efekta refrakcije od sublunarnog materijala, navodeći svoje posmatranje konjunkcije Jupitera i Marsa kao dokaz da se to događa kada su dva objekta blizu. U XIV vijeku, Ibn Qajjim al-Džavzijja, rođen u Siriji, predložio je da je galaksija Mliječni put "mnoštvo sićušnih zvijezda spakovanih zajedno u sferi fiksnih zvijezda".Livingston, John W. (1971). "Ibn Qayyim al-Jawziyyah: A Fourteenth Century Defense against Astrological Divination and Alchemical Transmutation". Journal of the American Oriental Society. 91 (1): 96–103. doi:10.2307/600445. JSTOR 600445.

Pravi dokaz da se Mliječni put sastoji od mnogih zvijezda došao je 1610. godine kada je italijanski astronom Galileo Galilei koristio teleskop da ga proučava i otkrio da se sastoji od ogromnog broja slabih zvijezda.O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (November 2002). "Galileo Galilei". MacTutor History of Mathematics Archive. University of St. Andrews. Godine 1750. engleski astronom Thomas Wright, u svojoj knjizi "Originalna teorija ili nova hipoteza o svemiru", ispravno je pretpostavio da bi to moglo biti rotirajuće tijelo ogromnog broja zvijezda koje drže zajedno gravitacijske sile, slično Sunčevom sistemu, ali u mnogo većoj mjeri, i da se rezultirajući disk zvijezda može vidjeti kao traka na nebu iz perspektive unutar njega. U svojoj raspravi iz 1755. godine, Immanuel Kant je razradio Wrightovu ideju o strukturi Mliječnog puta.Kant, Immanuel (November 20, 2016) [1755]. Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels [Universal Natural History and Theory of the Heavens]. Königsberg and Leipzig: Johann Friederich Petersen. ISBN 978-3-89131-002-1.

Prvi projekat koji je opisao oblik Mliječnog puta i položaj Sunca preduzeo je William Herschel 1785. godine brojanjem broja zvijezda u različitim dijelovima neba. Napravio je dijagram oblika galaksije sa Sunčevim sistemom blizu centra.Herschel, William (1785). "XII. On the Construction of the Heavens". Giving Some Accounts of the Present Undertakings, Studies, and Labours, of the Ingenious, in Many Considerable Parts of the World. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Vol. 75. London. pp. 213–266. doi:10.1098/rstl.1785.0012. ISSN 0261-0523. S2CID 186213203. Koristeći profinjeni pristup, Kapteyn je 1920. godine došao do slike male (prečnika oko 15 kiloparseka) elipsoidne galaksije sa Suncem blizu centra. Drugačija metoda Harlowa Shapleyja, zasnovana na katalogizaciji kuglastih jata, dovela je do radikalno drugačije slike: ravnog diska prečnika približno 70 kiloparseka i Sunca daleko od centra. Obje analize nisu uzele u obzir apsorpciju svjetlosti međuzvjezdanom prašinom prisutnom u galaktičkoj ravni; ali nakon što je Robert Julius Trumpler kvantificirao ovaj efekat 1930. godine proučavajući otvorena jata, pojavila se sadašnja slika galaksije Mliječni put.Trimble, V. (1999). "Robert Trumpler and the (Non)transparency of Space". Bulletin of the American Astronomical Society. 31 (31): 1479. Bibcode:1999AAS...195.7409T.

 Razlikovanje od drugih maglina 
Nekoliko galaksija izvan Mliječnog puta vidljivo je u tamnoj noći golim okom, uključujući Andromedinu galaksiju, Veliki Magelanov oblak, Mali Magelanov oblak i galaksiju Trougao. U X vijeku, perzijski astronom Abdurahman al-Sufi napravio je najraniju zabilježenu identifikaciju Andromedine galaksije, opisujući je kao "mali oblak". Godine 964. vjerovatno je spomenuo Veliki Magelanov oblak u svojoj Knjizi fiksnih zvijezda, misleći na "Al Bakra južnih Arapa",Frommert, Hartmut; Kronberg, Christine (March 11, 2004). "The Large Magellanic Cloud, LMC". Observatoire de Paris. budući da Veliki Megelanov oblak nije bio vidljiv na deklinaciji od oko 70° južno, gdje je živio al-Sufi. Ova galaksija bila dobro poznata Evropljanima sve do Magellanovog putovanja u XVI vijeku.Frommert, Hartmut; Kronberg, Christine. "Abd-al-Rahman Al Sufi (December 7, 903 – May 25, 986 A.D.)". Andromedina galaksija je kasnije posmatrao i Simon Marius 1612. godine.

Godine 1734, filozof Emanuel Swedenborg u svojim Principiama spekulisao je da bi mogle postojati i druge galaksije izvan Mliječnog puta koje su formirane u galaktička jata koja su bila sićušni dijelovi svemira koji su se protezali daleko izvan onoga što se moglo vidjeti. Swedenborgovi stavovi "su izuzetno bliski današnjim pogledima na kosmos".Gordon, Kurtiss J. (1969). "History of our Understanding of a Spiral Galaxy: Messier 33" (PDF). Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. 10: 293–307. Godine 1745, Pierre Louis Maupertuis pretpostavio je da su neki objekti slični maglini skupovi zvijezda s jedinstvenim svojstvima, uključujući sjaj koji premašuje svjetlost koju njegove zvijezde same proizvode, te je ponovio stav Johannesa Heveliusa da su sjajne tačke masivne i spljoštene zbog svoje rotacije. Godine 1750, Thomas Wright je ispravno spekulisao da je Mliječni put spljošteni disk zvijezda i da bi neke od maglina vidljivih na noćnom nebu mogle biti odvojeni Mliječni putevi.See text quoted from Wright's An Original Theory or New Hypothesis of the Universe in Dyson, Freeman J. (1979). Disturbing the Universe. Pan Books. p. 245. ISBN 978-0-330-26324-5.

Pred kraj XVIII vijeka, Charles Messier sastavio je katalog koji sadrži 109 najsjajnijih nebeskih objekata maglovitog izgleda. Nakon toga, William Herschel sastavio je katalog od 5.000 maglina. Godine 1845, Lord Rosse ispitao je magline koje je katalogizirao Herschel i uočio spiralnu strukturu Messierovog objekta M51, danas poznatog kao galaksija Vrtlog.Payne-Gaposchkin, Cecilia H. (1953). "Why Do Galaxies Have a Spiral Form?". Scientific American. Vol. 189, no. 3. pp. 89–99. ISSN 0036-8733. JSTOR 24944338.Steinicke, Wolfgang (2012). "The M51 mystery: Lord Rosse, Robinson, South and the discovery of spiral structure in 1845". Journal of Astronomical History and Heritage. 15 (1): 19–29. Bibcode:2012JAHH...15...19S. doi:10.3724/SP.J.1440-2807.2012.01.03.

Godine 1912, Vesto M. Slipher izvršio je spektrografske studije najsjajnijih spiralnih maglina kako bi odredio njihov sastav. Slipher je otkrio da spiralne magline imaju visoke Dopplerove pomake, što ukazuje na to da se kreću brzinom većom od brzine zvijezda koje je izmjerio. Otkrio je da se većina ovih maglina udaljava od nas.Slipher, Vesto. M. (1913). "The radial velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin. 1 (8): 56–57. Bibcode:1913LowOB...2...56S.Slipher, Vesto M. (1915). "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy. Vol. 23. pp. 21–24. Bibcode:1915PA.....23...21S.

Godine 1917., Heber Doust Curtis je posmatrao novu S Andromeda unutar "Velike Andromedine magline", kako je tada bila poznata Andromedina galaksija, Messier objekt M31. Pretražujući fotografski zapis, pronašao je još 11 novih. Curtis je primijetio da su ove nove, u prosjeku, 10 magnituda slabije od onih koje su se pojavile unutar ove galaksije. Kao rezultat toga, uspio je doći do procjene udaljenosti od 150.000 parseka. Postao je zagovornik takozvane hipoteze o "ostrvskim svemirima", koja tvrdi da su spiralne magline zapravo nezavisne galaksije.Weaver, Harold. F. "Robert Julius Trumpler". US National Academy of Sciences.

Godine 1920. održana je debata između Harlowa Shapleyja i Hebera Curtisa, Velika debata, o prirodi Mliječnog puta, spiralnih maglina i dimenzija svemira. Kako bi potkrijepio svoju tvrdnju da je Velika Andromedina maglina vanjska galaksija, Curtis je primijetio pojavu tamnih traka koje podsjećaju na oblake prašine u Mliječnom putu, kao i značajan Dopplerov pomak.Weaver, Harold. F. "Robert Julius Trumpler". US National Academy of Sciences

Godine 1922., estonski astronom Ernst Öpik predložio je način određivanja udaljenosti koje je podržalo teoriju da je Andromedina maglina zaista udaljeni ekstragalaktički objekt.Öpik, Ernst (1922). "An estimate of the distance of the Andromeda Nebula". The Astrophysical Journal. 55: 406. Bibcode:1922ApJ....55..406O. doi:10.1086/142680. Koristeći novi 100-inčni Mount Wilson teleskop, Edwin Hubble je uspio razlučiti vanjske dijelove nekih spiralnih maglina kao skupove pojedinačnih zvijezda i identificirao neke cefeidne varijable, što mu je omogućilo da procijeni udaljenost do maglina: bile su previše udaljene da bi bile dio Mliječnog puta.Hubble, Edwin P. (1929). "A spiral nebula as a stellar system, Messier 31". The Astrophysical Journal. 69: 103–158. Bibcode:1929ApJ....69..103H. doi:10.1086/143167. Godine 1926. Hubble je izradio klasifikaciju galaktičke morfologije koja se koristi do danas.Hubble, Edwin P. (1926). "No. 324. Extra-galactic nebulae". Contributions from the Mount Wilson Observatory. 324. Carnegie Institution of Washington: 1–49. Bibcode:1926CMWCI.324....1H.Sandage, Allan R. (1989). "Edwin Hubble, 1889–1953". Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 83 (6): 351–362. Bibcode:1989JRASC..83..351S

 Posmatranje na više talasnih dužina 
Napredak u astronomiji oduvijek je bio vođen tehnologijom. Nakon vijekova uspjeha u optičkoj astronomiji, posljednjih decenija došlo je do velikog napretka u drugim područjima elektromagnetnog spektra.Rieke, George Henry (2012). Measuring the Universe: A Multiwavelength Perspective. Cambridge University Press. p. xi. ISBN 978-0-521-76229-8.

Prašina prisutna u međuzvjezdanom mediju je neprozirna za vidljivu svjetlost. Prozirnija je za daleko infracrveno zračenje, koje se može koristiti za detaljno posmatranje unutrašnjih područja gigantskih molekularnih oblaka i galaktičkih jezgara. Infracrveno zračenje se također koristi za posmatranje udaljenih, galaksija sa crvenim pomakom koje su formirane mnogo ranije. Vodena para i ugljik-dioksid apsorbiraju brojne korisne dijelove infracrvenog spektra, pa se za infracrvenu astronomiju koriste teleskopi na velikim visinama ili oni u svemiru.

Prva nevizualna studija galaksija, posebno aktivnih galaksija, provedena je korištenjem radio frekvencija. Zemljina atmosfera je gotovo prozirna za radio između 5 MHz i 30 GHz. Ionosfera blokira signale ispod ovog raspona. Veliki radio interferometri korišteni su za mapiranje aktivnih mlazova emitiranih iz aktivnih galaksijskih jezgara.

Ultraljubičasti i rendgenski teleskopi mogu posmatrati visokoenergetske galaktičke pojave. Ultraljubičasti bljeskovi se ponekad opažaju kada zvijezdu u udaljenoj galaksiji rastrgnu plimne sile obližnje crne rupe. Raspodjela vrućeg plina u galaktičkim jatima može se mapirati rendgenskim zracima. Postojanje supermasivnih crnih rupa u jezgrima galaksija potvrđeno je rendgenskom astronomijom.Dunn, Robert (August 9, 2005). "An Introduction to X-ray Astronomy". Institute of Astronomy X-Ray Group.

 Moderna istraživanja 
Godine 1944, Hendrik van de Hulst je predvidio da će mikrotalasno zračenje talasne dužine 21 cm biti detektovano iz međuzvjezdanog atomskog vodonika;Tenn, Joe. "Hendrik Christoffel van de Hulst". The Bruce Medalists. Sonoma State University. a 1951. godine je i uočeno. Na ovo zračenje ne utiče apsorpcija prašine, pa se njegov Dopplerov pomak može koristiti za mapiranje kretanja gasa u ovoj galaksiji. Ova zapažanja dovela su do hipoteze o rotirajućoj strukturi prečke u centru ove galaksije.López-Corredoira, M.; et al. (2001). "Searching for the in-plane Galactic bar and ring in DENIS". Astronomy & Astrophysics. 373 (1): 139–152. arXiv:astro-ph/0104307. Bibcode:2001A&A...373..139L. doi:10.1051/0004-6361:20010560. S2CID 18399375. Uz pomoć poboljšanih radio teleskopa, vodonik se mogao pratiti i u drugim galaksijama. Sedamdesetih godina XX vijeka, Vera Rubin je otkrila nesklad između uočene brzine rotacije galaksije i one predviđene vidljivom masom zvijezda i gasa. Danas se smatra da se problem rotacije galaksije objašnjava prisustvom velikih količina nevidljive tamne materije.Rubin, Vera C. (1983). "Dark matter in spiral galaxies". Scientific American. Vol. 248, no. 6. pp. 96–106. Bibcode:1983SciAm.248f..96R. doi:10.1038/scientificamerican0683-96.Rubin, Vera C. (2000). "One Hundred Years of Rotating Galaxies". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 112 (772): 747–750. Bibcode:2000PASP..112..747R. doi:10.1086/316573. S2CID 122927800.

Počevši od 1990-ih, Svemirski teleskop Hubble donio je poboljšana zapažanja. Između ostalog, njegovi podaci pomogli su u utvrđivanju da se nedostajuća tamna materija u ovoj galaksiji ne može sastojati samo od inherentno slabih i malih zvijezda. Hubbleovo duboko polje, izuzetno duga ekspozicija relativno praznog dijela neba, pružilo je dokaze da u vidljivom svemiru postoji oko 125 milijardi (1,25×1011) galaksija.Mattson, Barbara (November 27, 2002). Gibb, Meredith (ed.). "How many galaxies are there?". Imagine the Universe!. NASA. Poboljšana tehnologija u detekciji spektra nevidljivih ljudima (radio teleskopi, infracrvene kamere i rendgenski teleskopi) omogućava detekciju drugih galaksija koje Hubble ne detektuje. Posebno su istraživanja u Zoni izbjegavanja (područje neba koje Mliječni put blokira na vidljivim svjetlosnim valnim dužinama) otkrila niz novih galaksija.Kraan-Korteweg, R. C.; Juraszek, S. (2000). "Mapping the hidden Universe: The galaxy distribution in the Zone of Avoidance". Publications of the Astronomical Society of Australia. 17 (1): 6–12. arXiv:astro-ph/9910572. Bibcode:2000PASA...17....6K. doi:10.1071/AS00006. S2CID 17900483.

Studija iz 2016. godine objavljena u časopisu The Astrophysical Journal, koju je vodio Christopher Conselice sa Univerziteta u Nottinghamu, analizirala je mnoge izvore podataka kako bi procijenila da vidljivi svemir (do z=8) sadrži najmanje dva triliona (2×1012) galaksija, što je faktor 10 više nego što se direktno posmatra na Hubbleovim slikama.Conselice, Christopher J.; et al. (2016). "The Evolution of Galaxy Number Density at z < 8 and its Implications". The Astrophysical Journal. 830 (2): 83. arXiv:1607.03909. Bibcode:2016ApJ...830...83C. doi:10.3847/0004-637X/830/2/83. S2CID 17424588.: 12  Međutim, kasnija posmatranja svemirskom sondom New Horizons izvan zodijačke svjetlosti uočila su manje kosmičke optičke svjetlosti nego Conselice, iako su i dalje sugerirala da u direktnim posmatranjima ne budu uočene galaksije.Lauer, Tod R.; et al. (January 11, 2021). "New Horizons Observations of the Cosmic Optical Background". The Astrophysical Journal. 906 (2): 77. arXiv:2011.03052. Bibcode:2021ApJ...906...77L. doi:10.3847/1538-4357/abc881. hdl:1721.1/133770. ISSN 1538-4357. S2CID 226277978.

 Tipovi i morfologija 
Historijski, galaksije su dijeljene prema njihovom prividnom izgledu (što se često naziva vizuelnom morfologijom) kao eliptične,Graham, Alister W.; Guzmán, Rafael (2003). "HST Photometry of Dwarf Elliptical Galaxies in Coma, and an Explanation for the Alleged Structural Dichotomy between Dwarf and Bright Elliptical Galaxies". The Astronomical Journal. 125 (6): 2936–2950. arXiv:astro-ph/0303391. Bibcode:2003AJ....125.2936G. doi:10.1086/374992. S2CID 13284968. spiralne ili nepravilne.
Nešto opširniji opis tipova galaksija na osnovu njihovog izgleda dat je Hablovim nizom. Budući da je Hablov niz u potpunosti zasnovan na vizuelnom morfološkom tipu (obliku), može propustiti određene važne karakteristike galaksija kao što su brzina formiranja zvijezda u galaksijama zvjezdanog praska i aktivnost u jezgrima aktivnih galaksija.

Iako još uvijek nedovoljno shvaćena, tamna materija, pretpostavlja se, učestvuje sa 90% u masi većine galaksija. Posmatranja ukazuju na to, da bi u središtima većine, ako ne i svih galaksija, mogle postojati supermasivne crne rupe. Pretpostavlja se da bi one mogle biti osnovnim uzrokom aktivnih galaktičkih jezgara nađenih u središtima nekih galaksija. Čini se da i Mliječni put u područnu koje se naziva galaktički centar ima najmanje jedan takav objekt.

 Eliptične 

Hablov klasifikacijski sistem ocjenjuje eliptične galaksije na osnovu njihove eliptičnosti, u rasponu od E0, koja je gotovo sferična, do E7, koja je jako izdužena. Ove galaksije imaju elipsoidni profil, što im daje eliptični izgled bez obzira na ugao gledanja. Njihov izgled pokazuje malo strukture i obično imaju relativno malo međuzvjezdane materije. Posljedično, ove galaksije također imaju nizak udio otvorenih jata i smanjenu stopu formiranja novih zvijezda. Umjesto toga, u njima dominiraju uglavnom starije, razvijenije zvijezde koje kruže oko zajedničkog centra gravitacije u nasumičnim smjerovima. Zvijezde sadrže nisku količinu teških elemenata jer formiranje zvijezda prestaje nakon početnog praska. U tom smislu imaju određenu sličnost s mnogo manjim kuglastim jatima.Barstow, M. A. (2005). "Elliptical Galaxies". Leicester University Physics Department.

 Supergigantske eliptične galaksije 
Nazivaju se i Galaksije tipa cD i predstavljaju najveće galaksije. Prvi put opisane 1964. godine u radu Thomasa A. Matthewsa i drugih,Matthews, Thomas A.; Morgan, William W.; Schmidt, Maarten (1964). "A Discussion of Galaxies Indentified [sic] with Radio Sources". The Astrophysical Journal. 140: 35. Bibcode:1964ApJ...140...35M. doi:10.1086/147890. one su podtip uobičajenije klase D galaksija, koje su gigantske eliptične galaksije, osim što su mnogo veće. Popularno su poznate kao supergigantske eliptične galaksije i predstavljaju najveće i najsjajnije poznate galaksije. Ove galaksije imaju centralno eliptično jezgro sa opsežnim, slabim oreolom zvijezda koje se protežu do megaparsek skala. Profil njihovog površinskog sjaja kao funkcija njihovog radijusa (ili udaljenosti od njihovih jezgara) opada sporije nego kod njihovih manjih pandana.Tonry, John L. (1987). "Properties of cD Galaxies". Structure and Dynamics of Elliptical Galaxies. Vol. 127. p. 89. Bibcode:1987IAUS..127...89T. doi:10.1007/978-94-009-3971-4_7. ISBN 978-90-277-2586-8. S2CID 117980521.

Formiranje ovih cD galaksija još se aktivno ispituje, ali vodeći model je da su one rezultat spajanja manjih galaksija u okruženjima gustih jata, ili čak onih izvan jata sa slučajnim prekomjernim gustinama.Tovmassian, Hrant M.; Andernach, Heinz (December 11, 2012). "On the formation of cD galaxies and their parent clusters: Formation of cD galaxies and parent clusters". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 427 (3): 2047–2056. arXiv:1212.0238. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.22044.x. Ovi procesi su mehanizmi koji pokreću formiranje fosilnih grupa ili fosilnih jata, gdje se veliki, relativno izolovani, supergigantski eliptični skup nalazi u sredini jata i okružen je opsežnim oblakom rendgenskih zraka kao ostatkom ovih galaktičkih sudara. Drugi stariji model pretpostavlja fenomen hladnog toka, gdje se zagrijani gasovi u jatima urušavaju prema svojim centrima dok se hlade, formirajući zvijezde u tom procesu,Bender, Ralf; Kormendy, John; Cornell, Mark E.; Fisher, David B. (June 30, 2015). "Structure and Formation of cD Galaxies: NGC 6166 in Abell 2199". The Astrophysical Journal. 807 (1): 56. arXiv:1411.2598. Bibcode:2015ApJ...807...56B. doi:10.1088/0004-637X/807/1/56. hdl:1959.3/404318. ISSN 1538-4357. fenomen koji se opaža u jatima poput Perzeja,Fabian, A. C.; Nulsen, P. E. J. (1977). "Subsonic accretion of cooling gas in clusters of galaxies". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 180 (3): 479. Bibcode:1977MNRAS.180..479F. doi:10.1093/mnras/180.3.479. a nedavno i u jatu Feniks.McDonald, M.; McNamara, B. R.; Voit, G. M.; Bayliss, M.; Benson, B. A.; Brodwin, M.; Canning, R. E. A.; Florian, M. K.; Garmire, G. P.; Gaspari, M.; Gladders, M. D.; Hlavacek-Larrondo, J.; Kara, E.; Reichardt, C. L.; Russell, H. R. (November 1, 2019). "Anatomy of a Cooling Flow: The Feedback Response to Pure Cooling in the Core of the Phoenix Cluster". The Astrophysical Journal. 885 (1): 63. arXiv:1904.08942. Bibcode:2019ApJ...885...63M. doi:10.3847/1538-4357/ab464c. ISSN 0004-637X.

 Slojevite galaksije 
Slojevita galaksija (sloj, ljuska, omotač) je vrsta eliptične galaksije u kojoj su zvijezde u njenom halou raspoređene u koncentričnim slojevima, ljuskama. Oko jedne desetine eliptičnih galaksija ima strukturu nalik ljusci, što nikada nije uočeno u spiralnim galaksijama. Smatra se da se ove strukture razvijaju kada veća galaksija apsorbuje manju galaksiju pratioca - da kako se dva centra galaksija približavaju, počinju oscilirati oko središnje tačke, a oscilacija stvara gravitacijske talase koji formiraju ljuske zvijezda, slične talasima koji se šire po vodi. Na primjer, galaksija NGC 3923 ima preko 20 ljuski.

 Spiralne 

Spiralne galaksije podsjećaju na spiralne vjetrenjače. Iako zvijezde i drugi vidljivi materijal sadržan u takvoj galaksiji uglavnom leže u ravni, većina mase u spiralnim galaksijama postoji u grubo sfernom oreolu tamne materije koji se proteže izvan vidljive komponente, što pokazuje koncept univerzalne krive rotacije.[82]

Spiralne galaksije se sastoje od rotirajućeg diska zvijezda i međuzvjezdanog medija, zajedno sa središnjom izbočinom uglavnom starijih zvijezda. Iz izbočine se protežu relativno svijetli krakovi. U Hablovoj klasifikacijskoj šemi, spiralne galaksije su navedene kao tip S, nakon čega slijedi slovo (a, b ili c) koje označava stepen zategnutosti spiralnih krakova i veličinu središnje izbočine. Sa galaksija ima čvrsto namotane, slabo oblikovane krakove i posjeduje relativno veliko jezgro. Na drugom kraju, Sc galaksija ima otvorene, dobro oblikovane krakove i malo jezgro.Smith, Gene (March 6, 2000). "Galaxies — The Spiral Nebulae". University of California, San Diego Center for Astrophysics & Space Sciences. Galaksija sa slabo oblikovanim krakovima ponekad se naziva flokulentnom spiralnom galaksijom; za razliku od dobro oblikovane spiralne galaksije koja ima istaknute i dobro oblikovane spiralne krakove. Smatra se da brzina kojom se galaksija okreće korelira s ravnošću diska, budući da neke spiralne galaksije imaju debele izbočine, dok su druge tanke i guste.Obreschkow, D.; Glazebrook, K. (February 28, 2014). "Fundamental Mass-Spin-Morphology Relation of Spiral Galaxies". The Astrophysical Journal. 784 (1): 26. arXiv:1312.4543. Bibcode:2014ApJ...784...26O. doi:10.1088/0004-637X/784/1/26. ISSN 0004-637X.

U spiralnim galaksijama, spiralni krakovi zaista imaju oblik približnih logaritamskih spirala, obrazac za koji se teoretski može pokazati da je rezultat poremećaja u uniformno rotirajućoj masi zvijezda. Poput zvijezda, spiralni krakovi se okreću oko centra, ali to čine konstantnom ugaonom brzinom. Smatra se da su spiralni krakovi područja materije visoke gustoće ili "talasi gustoće".Bertin, Giuseppe; Lin, Chia-Chiao (1996). Spiral Structure in Galaxies: a Density Wave Theory. MIT Press. ISBN 978-0-262-02396-2. pp. 65-85. Kako se zvijezde kreću kroz krak, prostorna brzina svakog zvjezdanog sistema se mijenja gravitacionom silom veće gustoće. (Brzina se vraća u normalu nakon što zvijezde odu s druge strane kraka.) Ovaj efekat je sličan "valu" usporavanja koji se kreće duž autoputa punog automobila u pokretu. Krakovi su vidljivi jer visoka gustoća olakšava formiranje zvijezda i stoga se u njima nalaze mnoge sjajne i mlade zvijezde.

 Prečkaste spiralne 
Većina spiralnih galaksija, uključujući galaksiju Mliječni put, ima linearnu, prečkastu traku zvijezda koja se proteže prema van na obje strane jezgra, a zatim se spaja u strukturu spiralnog kraka.Eskridge, P. B.; Frogel, J. A. (1999). "What is the True Fraction of Barred Spiral Galaxies?". Astrophysics and Space Science. 269/270: 427–430. Bibcode:1999Ap&SS.269..427E. doi:10.1023/A:1017025820201. S2CID 189840251. U Hablovoj klasifikacijskoj šemi, one su označene sa SB, nakon čega slijedi malo slovo (a, b ili c) koje označava oblik spiralnih krakova (na isti način kao i kategorizacija normalnih spiralnih galaksija). Smatra se da su prečke privremene strukture koje se mogu pojaviti kao rezultat vala gustoće koji zrači prema van iz jezgra ili zbog plimne interakcije s drugom galaksijom.Bournaud, F.; Combes, F. (2002). "Gas accretion on spiral galaxies: Bar formation and renewal". Astronomy & Astrophysics. 392 (1): 83–102. arXiv:astro-ph/0206273. Bibcode:2002A&A...392...83B. doi:10.1051/0004-6361:20020920. S2CID 17562844. Mnoge prečkaste spiralne galaksije su aktivne, moguće kao rezultat usmjeravanja plina u jezgro duž krakova.Knapen, Johan H.; Perez-Ramirez, Daniel; Laine, Seppo (2002). "Circumnuclear regions in barred spiral galaxies — II. Relations to host galaxies". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 337 (3): 808–828. arXiv:astro-ph/0207258. Bibcode:2002MNRAS.337..808K. doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05840.x. S2CID 10845683.

Naša galaksija, Mliječni put, je velika prečkasta spiralna galaksija u obliku diskaAlard, Christophe (2001). "Another bar in the Bulge". Astronomy and Astrophysics Letters. 379 (2): L44 – L47. arXiv:astro-ph/0110491. Bibcode:2001A&A...379L..44A. doi:10.1051/0004-6361:20011487. S2CID 18018228. promjera oko 30 kiloparseka i debljine jednog kiloparseka. Sadrži oko dvjesto milijardi (2×10^11) zvijezda Sanders, Robert (January 9, 2006). "Milky Way galaxy is warped and vibrating like a drum" (Press release). University of California, Berkeley. i ima ukupnu masu od oko šeststo milijardi (6×10^11) puta veću od mase Sunca.Bell, G. R.; Levine, S. E. (1997). "Mass of the Milky Way and Dwarf Spheroidal Stream Membership". Bulletin of the American Astronomical Society. 29 (2): 1384. Bibcode:1997AAS...19110806B.

 Super-luminozne spiralne 
Nedavno su istraživači opisali galaksije nazvane superluminozne spiralne galaksije. One su vrlo velike s promjerom od 437.000 svjetlosnih godina prema gore (u usporedbi s promjerom Mliječnog puta od 87.400 svjetlosnih godina). S masom od 340 milijardi solarnih masa, one generiraju značajnu količinu ultraljubičaste i srednje infracrvene svjetlosti. Smatra se da imaju povećanu stopu formiranja zvijezda oko 30 puta bržu od Mliječnog puta.Santos, Miguel (March 21, 2016). "We Just Discovered a New Type of Colossal Galaxy". Futurism.

 Druge morfologije 
 Neobične galaksije su galaktičke formacije koje razvijaju neobična svojstva zbog plimnih interakcija s drugim galaksijama.
 Prstenasta galaksija ima prstenastu strukturu zvijezda i međuzvjezdanog medija koji okružuje golo jezgro. Smatra se da prstenasta galaksija nastaje kada manja galaksija prolazi kroz jezgro spiralne galaksije.Gerber, R. A.; Lamb, S. A.; Balsara, D. S. (1994). "Ring Galaxy Evolution as a Function of "Intruder" Mass". Bulletin of the American Astronomical Society. 26: 911. Bibcode:1994AAS...184.3204G. Takav događaj je mogao uticati na Andromedu, jer ona pokazuje strukturu koja podsjeća na prstenastu kada se posmatra u infracrvenom zračenju.
 Lećasta ili lentikularna galaksija je međuoblik koji ima karakteristike i eliptičnih i spiralnih galaksija. One su kategorizirane kao Hablov tip S0 i posjeduju slabo definirane spiralne krakove s eliptičnim haloom zvijezda (prugaste lentikularne galaksije dobijaju Hablovu klasifikaciju SB0).

 Nepravilne galaksije su galaksije koje se ne mogu lako klasificirati u eliptičnu ili spiralnu morfologiju.

 Galaksija Irr-I ima određenu strukturu, ali se ne poklapa u potpunosti sa Hablovom klasifikacijskom shemom.
 Galaksije Irr-II ne posjeduju nikakvu strukturu koja podsjeća na Hablovu klasifikaciju i moguće je da su poremećene. Bliski primjeri (patuljastih) nepravilnih galaksija uključuju Magelanove oblake.
 Tamna ili "ultra difuzna" galaksija je galaksija izuzetno niske luminoznosti. Može biti iste veličine kao Mliječni put, ali imati broj vidljivih zvijezda koji iznosi samo jedan posto Mliječnog puta. Predloženo je više mehanizama za stvaranje ove vrste galaksije i moguće je da su različite tamne galaksije nastale na različite načine. Jedno od mogućih objašnjenja za nisku luminoznost je da je galaksija izgubila svoj plin za formiranje zvijezda u ranoj fazi, što je rezultiralo starim zvjezdanim populacijama.van Dokkum, Pieter G.; Abraham, Roberto; Merritt, Allison; Zhang, Jielai; Geha, Marla; Conroy, Charlie (January 2015). "Forty-Seven Milky Way-Sized, Extremely Diffuse Galaxies in the Coma Cluster". The Astrophysical Journal Letters. 798 (2): L45. arXiv:1410.8141. Bibcode:2015ApJ...798L..45V. doi:10.1088/2041-8205/798/2/L45. ISSN 2041-8205.

 Patuljaste 
Uprkos istaknutosti velikih eliptičnih i spiralnih galaksija, većina galaksija su patuljaste galaksije. One su relativno male u poređenju s drugim galaktičkim formacijama, veličine oko stoti dio Mliječnog puta, sa samo nekoliko milijardi zvijezda. Plave kompaktne patuljaste galaksije sadrže velika jata mladih, vrućih, masivnih zvijezda. Otkrivene su ultrakompaktne patuljaste galaksije koje su promjera samo 100 parseka.Phillipps, S.; Drinkwater, M. J.; Gregg, M. D.; Jones, J. B. (2001). "Ultracompact Dwarf Galaxies in the Fornax Cluster". The Astrophysical Journal. 560 (1): 201–206. arXiv:astro-ph/0106377. Bibcode:2001ApJ...560..201P. doi:10.1086/322517. S2CID 18297376.

Mnoge patuljaste galaksije mogu kružiti oko jedne veće galaksije; Mliječni put ima najmanje desetak takvih satelita, a procjenjuje se da ih još 300-500 treba biti otkriveno. Većina informacija koje imamo o patuljastim galaksijama potiče iz posmatranja lokalne grupe, koja sadrži dvije spiralne galaksije, Mliječni put i Andromedu, i mnoge patuljaste galaksije. Ove patuljaste galaksije su klasifikovane kao nepravilne ili patuljaste eliptične/patuljaste sferoidne galaksije.

Studija 27 susjeda Mliječnog puta otkrila je da je u svim patuljastim galaksijama centralna masa približno 10 miliona solarnih masa, bez obzira na to da li ima hiljade ili milione zvijezda. Ovo ukazuje na to da su galaksije uglavnom formirane od tamne materije i da minimalna veličina može ukazivati na oblik tople tamne materije nesposobne za gravitacijsko spajanje na manjoj skali.Schirber, M. (August 27, 2008). "No Slimming Down for Dwarf Galaxies". ScienceNOW.

 Varijante 
 Međusobno djelovanje 
Međusobno djelovanje (interakcija) između galaksija je relativno često i može igrati važnu ulogu u galaktičkoj evoluciji. Bliski sudari između galaksija rezultiraju iskrivljenim distorzijama zbog plimnih interakcija i mogu uzrokovati izmjenu plina i prašine.[109][110] Sudari se događaju kada dvije galaksije prolaze direktno jedna kroz drugu i imaju dovoljan relativni moment da se ne spoje. Zvijezde galaksija koje međusobno djeluju obično se ne sudaraju, ali plin i prašina unutar dva oblika interaguju, ponekad pokrećući formiranje zvijezda. Sudar može ozbiljno iskriviti oblike galaksija, formirajući šipke, prstenove ili strukture slične repu.

Na ekstremnim primjerima interakcija su galaktička spajanja, gdje relativni momenti galaksija nisu dovoljni da im omoguće da prolaze jedna kroz drugu. Umjesto toga, one se postepeno spajaju i formiraju jednu, veću galaksiju. Spajanja mogu rezultirati značajnim promjenama u izvornoj morfologiji galaksija. Ako je jedna od galaksija mnogo masivnija od druge, rezultat je poznat kao kanibalizam, gdje masivnija veća galaksija ostaje relativno netaknuta, a manja se rastrga. Galaksija Mliječni put je trenutno u procesu kanibaliziranja patuljaste eliptične galaksije Strijelac i patuljaste galaksije Veliki pas.

 Zvjezdorodne galaksije 
Zvijezde se stvaraju unutar galaksija iz rezervi hladnog plina koji formira gigantske molekularne oblake. Kod nekih galaksija je uočeno da formiraju zvijezde izuzetnom brzinom, što je poznato kao zvjezdani prasak. Ako to nastave činiti, potrošile bi svoju rezervu plina u vremenskom periodu kraćem od životnog vijeka galaksije. Stoga aktivnost zvjezdanog praska obično traje samo oko deset miliona godina, što je relativno kratak period u historiji galaksije. Zvjezdane galaksije bile su češće tokom rane historije svemira, ali i dalje doprinose procijenjenih 15% ukupnoj proizvodnji zvijezda.Kennicutt, Robert C. Jr.; et al. (2005). "Demographics and Host Galaxies of Starbursts". In De Grijs, Richard; González Delgado, Rosa M. (eds.). Starbursts: From 30 Doradus to Lyman Break Galaxies. Astrophysics and Space Science Library. Vol. 329. Dordrecht: Springer. pp. 187–194. Bibcode:2005ASSL..329..187K. doi:10.1007/1-4020-3539-X_33. ISBN 978-1-4020-3538-8.

Zvjezdorodne galaksije karakteriziraju koncentracije prašine i  plina i pojava novonastalih zvijezda, uključujući masivne zvijezde koje ioniziraju okolne oblake stvarajući H II regije.Smith, Gene (July 13, 2006). "Starbursts & Colliding Galaxies". University of California, San Diego Center for Astrophysics & Space Sciences. Ove zvijezde proizvode eksplozije supernova, stvarajući ostatke koji se šire i snažno interaguju s okolnim plinom. Ovi praskovi pokreću lančanu reakciju stvaranja zvijezda koja se širi po cijelom plinovitom području. Tek kada se dostupni plin gotovo potroši ili rasprši, aktivnost prestaje.

Zvjezdani praskovi se često povezuju sa spajanjem ili interakcijom galaksija. Prototipni primjer takve interakcije koja formira zvjezdane eksplozije je M82, koja je doživjela bliski susret s većom M81. Nepravilne galaksije često pokazuju razmaknuta područja aktivnosti zvjezdanih eksplozija.Keel, William C. (September 2006). "Starburst Galaxies". University of Alabama.

 Radiogalaksije 
Radiogalaksija je galaksija sa ogromnim regijama radio emisije koje se protežu daleko izvan njene vidljive strukture. Ove energetske radio režnjeve napajaju mlazovi iz njenog aktivnog galaksijskog jezgra.Adams, David J.; et al. (2004). Jones, Mark H.; Lambourne, Robert J. A. (eds.). An Introduction to Galaxies and Cosmology. Cambridge University Press. pp. 142–144. ISBN 978-0-521-54623-2. Radio-galaksije su klasifikovane prema svojoj Fanaroff-Riley klasifikaciji. Klasa FR I ima nižu radio-luminoznost i pokazuje strukture koje su izduženije; klasa FR II ima veću radio-luminoznost. Korelacija radio-luminoznosti i strukture sugeriše da se izvori u ove dvije vrste galaksija mogu razlikovati.Kembhavi, Ajit K.; Narlikar, Jayant V. (2012) [1999]. "Radio Properties". Quasars and Active Galactic Nuclei: An Introduction. Cambridge University Press. pp. 214–272. ISBN 978-1-139-17440-4.

Radio-galaksije se također mogu klasifikovati kao gigantske radio-galaksije (GRG), čije radio emisije se mogu protezati do skala megaparseka (3,26 miliona svjetlosnih godina). Alcyoneus je radio-galaksija niske ekscitacije klase FR II koja ima najveću uočenu radio emisiju, sa režnjevitim strukturama koje se protežu na 5 megaparseka (16×106 sg). Poređenja radi, druga gigantski radio-galaksija slične veličine je 3C 236, sa režnjevima širine 15 miliona svjetlosnih godina. Međutim, treba napomenuti da se radio emisije ne smatraju uvijek dijelom same glavne galaksije.

Džinovska radio galaksija je posebna klasa objekata koju karakterizira prisustvo radio režnjeva generiranih relativističkim mlazovima koje pokreće supermasivna crna rupa centralne galaksije. Džinovske radio galaksije razlikuju se od običnih radio galaksija po tome što se mogu protezati do mnogo većih razmjera, dosežući i do nekoliko megaparseka u prečniku, daleko većeg od prečnika njihovih galaksija domaćina.Oei, Martijn S. S. L.; van Weeren, Reinout J.; Hardcastle, Martin J.; Botteon, Andrea; Shimwell, Tim W.; Dabhade, Pratik; Gast, Aivin R. D. J. G. I. B.; Röttgering, Huub J. A.; Brüggen, Marcus; Tasse, Cyril; Williams, Wendy L.; Shulevski, Aleksandar (April 1, 2022). "The discovery of a radio galaxy of at least 5 Mpc". Astronomy & Astrophysics. 660: A2. arXiv:2202.05427. Bibcode:2022A&A...660A...2O. doi:10.1051/0004-6361/202142778. ISSN 0004-6361.

"Normalna" radio galaksija nema izvor koji je supermasivna crna rupa ili monstruozna neutronska zvijezda; umjesto toga, izvor je sinhrotronsko zračenje relativističkih elektrona ubrzanih supernovom. Ovi izvori su relativno kratkog vijeka, što radio spektar normalnih radio galaksija čini posebno dobrim načinom za proučavanje formiranja zvijezda.Condon, J. J. (September 1992). "Radio Emission from Normal Galaxies". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 30 (1): 575–611. Bibcode:1992ARA&A..30..575C. doi:10.1146/annurev.aa.30.090192.003043. ISSN 0066-4146. Fraknoi et al. 2023, p. 906.

 Aktivne galaksije 
Neke vidljive galaksije klasifikuju se kao "aktivne" ako sadrže aktivno galaksijsko jezgro (AGN). Značajan dio ukupne energetske proizvodnje galaksije emituje aktivno jezgro umjesto da to čine njene zvijezde, prašina i međuzvjezdani medij. Postoje višestruke šeme klasifikacije i imenovanja za AGN-ove, ali one u nižim rasponima luminoznosti nazivaju se Seyfertove galaksije, dok su one sa luminoznostima mnogo većim od galaksije domaćina poznate kao kvazi-zvjezdani objekti ili kvazari. Modeli AGN-ova sugeriraju da se značajan dio njihove svjetlosti pomiče u daleke infracrvene frekvencije jer optičku i UV emisiju u jezgru apsorbuju i emituju prašina i plin koji ga okružuju.Zakamska, Nadia L.; Strauss, Michael A.; Krolik, Julian H.; Collinge, Matthew J.; Hall, Patrick B.; Hao, Lei; Heckman, Timothy M.; Ivezi, eljko; Richards, Gordon T.; Schlegel, David J.; Schneider, Donald P.; Strateva, Iskra; Vanden Berk, Daniel E.; Anderson, Scott F.; Brinkmann, Jon (November 2003). "Candidate Type II Quasars from the Sloan Digital Sky Survey. I. Selection and Optical Properties of a Sample at 0.3< Z". The Astronomical Journal. 126 (5): 2125–2144. arXiv:astro-ph/0309551. doi:10.1086/378610. ISSN 0004-6256.

Standardni model za aktivno galaktičko jezgro zasniva se na akrecionom disku koji se formira oko supermasivne crne rupe (SMBH) u jezgru galaksije. Zračenje iz aktivnog galaktičkog jezgra rezultat je gravitacione energije materije dok pada prema crnoj rupi iz diska. Luminoznost AGN-a zavisi od mase SMBH i brzine kojom materija pada na njega. U oko 10% ovih galaksija, dijametralno suprotstavljeni par energetskih mlazova izbacuje čestice iz jezgra galaksije brzinama bliskim brzini svjetlosti. Mehanizam za proizvodnju ovih mlazova nije dobro shvaćen.

 Seyfertove galaksije 
Seyfertove galaksije su jedna od dvije najveće grupe aktivnih galaksija, uz kvazare. Imaju jezgra slična kvazarima (vrlo luminozne, udaljene i sjajne izvore elektromagnetnog zračenja) s vrlo visokim površinskim sjajem; ali za razliku od kvazara, njihove galaksije domaćini su jasno uočljive.Peterson, Bradley M. (1997). An Introduction to Active Galactic Nuclei. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-47911-0. Posmatrano kroz teleskop, Seyfertova galaksija izgleda kao obična galaksija sa sjajnom zvijezdom koja se nalazi na vrhu jezgra. Seyfertove galaksije su podijeljene u dva glavna podtipa na osnovu frekvencija koje se posmatraju u njihovim spektrima.

 Kvazari 
Kvazari su najenergičniji i najudaljeniji članovi aktivnih galaktičkih jezgara. Izuzetno sjajni, prvi put su identificirani kao izvori elektromagnetne energije s visokim crvenim pomakom, uključujući radio valove i vidljivu svjetlost, koji su izgledali sličniji zvijezdama nego drugim izvorima sličnim galaksijama. Njihova luminoznost može biti 100 puta veća od Mliječnog puta. Najbliži poznati kvazar, Markarian 231, udaljen je oko 581 milion svjetlosnih godina od Zemlje,Kovačević, Andjelka B; Yi, Tignfeng; Dai, Xinyu; Yang, Xing; Čvorović-Hajdinjak, Iva; Popović, Luka Č (May 21, 2020). "Confirmed short periodic variability of subparsec supermassive binary black hole candidate Mrk 231". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 494 (3): 4069–4076. arXiv:2003.06359. doi:10.1093/mnras/staa737. ISSN 0035-8711. dok su drugi otkriveni čak do UHZ1, udaljenog otprilike 13,2 milijarde svjetlosnih godina.Nemiroff, Robert; Bonnell, Jerry, eds. (November 10, 2023). "UHZ1: Distant Galaxy and Black Hole". Astronomy Picture of the Day. NASA, Michigan Technological University. Kvazari su značajni po tome što pružaju prvu demonstraciju fenomena da gravitacija može djelovati kao leča za svjetlost.Blandford, R. D.; Narayan, R. (September 1992). "Cosmological Applications of Gravitational Lensing". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 30 (1): 311–358. doi:10.1146/annurev.aa.30.090192.001523. ISSN 0066-4146.

 Druga Aktivna galaksijska jezgra 
Vjeruje se da su Blazari aktivne galaksije s relativističkim mlazom usmjerenim prema Zemlji. Radio-galaksija emituje radio frekvencije iz relativističkih mlazova. Ujedinjeni model ovih tipova aktivnih galaksija objašnjava njihove razlike na osnovu položaja posmatrača.

Vjerovatno povezane s aktivnim galaktičkim jezgrima (kao i regijama zvjezdanih eksplozija) su regije nisko-ionizacijskih nuklearnih emisionih linija (LINER). Emisijom iz galaksija tipa LINER dominiraju slabo ionizirani elementi. Izvori pobuđivanja za slabo ionizirane linije uključuju post-AGB zvijezde, AGN i udarne talase.Heckman, Timothy M. (1980). "An Optical and Radio Survey of the Nuclei of Bright Galaxies" (PDF). Astronomy & Astrophysics. 87 (1–2): 152–164. Bibcode:1980A&A....87..152H. Otprilike jedna trećina obližnjih galaksija klasificirana je kao da sadrže LINER jezgre.Ho, Luis C.; Filippenko, Alexei V.; Sargent, Wallace L. W. (1997). "A Search for "Dwarf" Seyfert Nuclei. V. Demographics of Nuclear Activity in Nearby Galaxies". The Astrophysical Journal. 487 (2): 568–578. arXiv:astro-ph/9704108. Bibcode:1997ApJ...487..568H. doi:10.1086/304638. S2CID 16742031.

 Svjetleće infracrvene galaksije 
Svjetleće infracrvene galaksije (LIRG) su galaksije sa luminozitetom - mjerenjem elektromagnetne izlazne snage - iznad 1011 L☉ (sunčevog luminoziteta). U većini slučajeva, većina njihove energije dolazi od velikog broja mladih zvijezda koje zagrijavaju okolnu prašinu, koja ponovo zrači energiju u infracrvenom spektru. Svjetlost dovoljno visoka da bi bila LIRG zahtijeva brzinu formiranja zvijezda od najmanje 18 M☉ god−1. Ultra-svjetleće infracrvene galaksije (ULIRG) su najmanje deset puta svjetlije i formiraju zvijezde brzinama >180 M☉ god−1. Mnogi LIRG-ovi također emituju zračenje iz aktivnog galaksijskog jezgra (AGN).Pérez-Torres, Miguel; Mattila, Seppo; Alonso-Herrero, Almudena; Aalto, Susanne; Efstathiou, Andreas (December 2021). "Star formation and nuclear activity in luminous infrared galaxies: an infrared through radio review". The Astronomy and Astrophysics Review. 29 (1): 2. arXiv:2010.05072. Bibcode:2021A&ARv..29....2P. doi:10.1007/s00159-020-00128-x. ISSN 0935-4956. S2CID 253687419. Infracrvene galaksije emituju više energije u infracrvenom spektru nego u svim ostalim talasnim dužinama zajedno, sa vršnom emisijom obično na talasnim dužinama od 60 do 100 mikrona. Vjeruje se da LIRG-ovi nastaju iz jake interakcije i spajanja spiralnih galaksija. Iako nisu uobičajeni u lokalnom svemiru, LIRG i ULIRGS su bili češći kada je svemir bio mlađi.Bellocchi, E.; Pereira-Santaella, M.; Colina, L.; Labiano, A.; Sánchez-García, M.; Alonso-Herrero, A.; Arribas, S.; García-Burillo, S.; Villar-Martín, M.; Rigopoulou, D.; Valentino, F.; Puglisi, A.; Díaz-Santos, T.; Cazzoli, S.; Usero, A. (August 2022). "Compact molecular gas emission in local LIRGs among low- and high- z galaxies". Astronomy & Astrophysics. 664: A60. arXiv:2204.02055. Bibcode:2022A&A...664A..60B. doi:10.1051/0004-6361/202142802. ISSN 0004-6361.

 Prečnik 
Galaksije po svojoj prirodi nemaju određene granice i karakterizira ih postepeno smanjenje gustoće zvijezda kao funkcija povećanja udaljenosti od njihovog centra, što otežava mjerenje njihovih stvarnih veličina. Ipak, astronomi su u posljednjih nekoliko decenija postavili nekoliko kriterija za definisanje veličina galaksija.

 Ugaoni prečnik 
Još u Hablovo vrijeme 1936. godine, bilo je pokušaja da se okarakterišu prečnici galaksija. Najraniji napori su se zasnivali na posmatranom uglu koji galaksija zatvara i njenoj procijenjenoj udaljenosti, što je dovelo do ugaonog prečnika (također nazvanog "metrički prečnik").

 Izofotalni prečnik 
Izofotalni prečnik se uvodi kao konvencionalni način mjerenja veličine galaksije na osnovu njenog prividnog površinskog sjaja. Izofote su krive koje spajaju sve tačke jednakog sjaja i korisne su za definisanje obima galaksije. Prividni fluks sjaja galaksije mjeri se u jedinicama magnitude po kvadratnoj lučnoj sekundi (mag/arcsec²; ponekad se izražava kao mag arcsec−²), što definiše dubinu sjaja izofote. Da bismo ilustrovali kako ova jedinica funkcioniše, tipična galaksija ima fluks sjaja od 18 mag/arcsec² u svom centralnom području. Ovaj sjaj je ekvivalentan svjetlosti hipotetičkog tačkastog objekta 18. magnitude (poput zvijezde) koja se ravnomjerno raspoređuje u području neba od jedne kvadratne lučne sekunde.Mushotzky, Richard. "Measuring Galaxy Luminosities" (PDF). ASTR620: Galaxies. University of Maryland Astronomy Department. Izofotalni dijametar se obično definiše kao područje koje obuhvata svu svjetlost do 25 mag/arcsec² u plavom B-pojasu, koje se tada naziva D25 standard.Fouque, P.; Paturel, G. (September 1985). "Standard photometric diameters of galaxies. II - Reduction of the ESO, UGC, MCG catalogue". Astronomy & Astrophysics. 150 (2): 192–204. Bibcode:1985A&A...150..192F.

 Efektivni radijus i njegove varijacije 
Radijus (poluprečnik) polu-svjetlosti (također poznat kao efektivni radijus; Re) je mjera koja se zasniva na ukupnom fluksu sjaja galaksije. To je poluprečnik na kojem je emitirana polovina, ili 50%, ukupnog fluksa sjaja galaksije. Ovo je prvi predložio Gérard de Vaucouleurs 1948. godine.De Vaucouleurs, Gérard (1948). "Recherches sur les Nebuleuses Extragalactiques". Annales d'Astrophysique. 11: 247. Bibcode:1948AnAp...11..247D. Izbor korištenja 50% bio je proizvoljan, ali se pokazao korisnim u daljnjim radovima R. A. Fisha 1963. godine,Fish, Robert A. (1963). "Significance of a Luminosity Concentration Law in Elliptical Galaxies". The Astronomical Journal. 68: 72. Bibcode:1963AJ.....68R..72F. doi:10.1086/109075. gdje je uspostavio zakon koncentracije sjaja koji povezuje sjaj eliptičnih galaksija i njihov odgovarajući Re, te Joséa Luisa Sérsica 1968. godine koji je definirao odnos mase i poluprečnika u galaksijama.

Prilikom definisanja Re, potrebno je da se uhvati ukupni fluks sjaja galaksije, metodom koju je Bershady koristio 2000. godine, sugerišući mjerenje dvostruke veličine gdje je fluks sjaja proizvoljno odabranog poluprečnika, definisan kao lokalni fluks, podijeljen s ukupnim prosječnim fluksom jednak 0,2. Korištenje polusjajnog radijusa omogućava grubu procjenu veličine galaksije, ali nije posebno korisno u određivanju njene morfologije.Burgarella, D.; Buat, V.; Donas, J.; Milliard, B.; Chapelon, S. (2001). "The ultraviolet visibility and quantitative morphology of galactic disks at low and high redshift". Astronomy & Astrophysics. 369 (2): 421–431. arXiv:astro-ph/0101344. Bibcode:2001A&A...369..421B. doi:10.1051/0004-6361:20010107. S2CID 858029.

Postoje varijacije ove metode. Konkretno, u ESO-Uppsala katalogu galaksija vrijednosti od 50%, 70% i 90% ukupne plave svjetlosti (svjetlost detektovana kroz specifični B-pojas filter) korištene su za izračunavanje prečnika galaksije.

 Petrosianova magnituda 
Prvi put ju je opisao Vahe Petrosian 1976. godine,Petrosian, Vahe (1976). "Surface Brightness and Evolution of Galaxies". The Astrophysical Journal. 210: L53. Bibcode:1976ApJ...209L...1P. doi:10.1086/182301. a modificirana verzija ove metode korištena je od strane Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ova metoda koristi matematički model na galaksiji čiji je radijus određen azimutalno (horizontalno) prosječnim profilom njenog fluksa sjaja. Konkretno, SDSS je koristio Petrosjanovu magnitudu u R-pojasu (658 nm, u crvenom dijelu vidljivog spektra) kako bi se osiguralo da se fluks sjaja galaksije uhvati što je više moguće, a istovremeno se suprotstavi efektima pozadinske buke. Za galaksiju čiji je profil sjaja eksponencijalni, očekuje se da će uhvatiti sav svoj fluks sjaja, a da će biti uhvaćeno 80% sjaja za galaksije koje slijede profil koji slijedi de Vaucouleursov zakon.

Petrosianova magnituda ima prednost jer je nezavisna od crvenog pomaka i udaljenosti, što omogućava mjerenje prividne veličine galaksije budući da je Petrosianov radijus definisan u smislu ukupnog svjetlosnog fluksa galaksije.

Centar za infracrvenu obradu i analizu izdao je kritiku ranije verzije ove metode, pri čemu metoda uzrokuje veću grešku (do 10%) vrijednosti nego korištenje izofotalnog promjera. Upotreba Petrosianovih magnituda također ima nedostatak jer propušta većinu svjetlosti izvan Petrosianove aperture, koja je definisana u odnosu na ukupni profil sjaja galaksije, posebno za eliptične galaksije, s većim omjerima signal-šum na većim udaljenostima i crvenim pomacima. Ispravku za ovu metodu izdali su Graham i saradnici 2005. godine, na osnovu pretpostavke da galaksije slijede Sérsicov zakon.Graham, Alister W.; Driver, Simon P.; Petrosian, Vahe; Conselice, Christopher J.; Bershady, Matthew A.; Crawford, Steven M.; Goto, Tomotsugu (2005). "Total Galaxy Magnitudes and Effective Radii from Petrosian Magnitudes and Radii". The Astronomical Journal. 130 (4): 1535–1544. arXiv:astro-ph/0504287. Bibcode:2005AJ....130.1535G. doi:10.1086/444475. S2CID 11517686.

 Metoda bliskog infracrvenog zračenja 
Ovu metodu koristi 2MASS kao adaptaciju prethodno korištenih metoda izofotalnog mjerenja. Budući da 2MASS radi u bliskom infracrvenom zračenju, što ima prednost u mogućnosti prepoznavanja tamnijih, hladnijih i starijih zvijezda, ima drugačiji pristup u poređenju s drugim metodama koje obično koriste B-filter. Detalji metode koju koristi 2MASS detaljno su opisani u dokumentu Jarretta i saradnika, pri čemu je istraživanje mjerilo nekoliko parametara.

Standardna elipsa otvora (područje detekcije) definirana je infracrvenom izofotom na Ks pojasu (otprilike 2,2 μm valne dužine) od 20 mag/arcsec². Prikupljanje ukupnog svjetlosnog fluksa galaksije korišteno je pomoću najmanje četiri metode: prva je kružni otvor koji se proteže 7 lučnih sekundi od centra, izofota na 20 mag/arcsec², "totalni" otvor definisan radijalnom distribucijom svjetlosti koja pokriva pretpostavljeni opseg galaksije i Kron otvor (definisan kao 2,5 puta prvi-moment radijus, integracija fluksa "totalnog" otvora).

 Velike strukture svemira 
Istraživanja dubokog neba pokazuju da se galaksije često nalaze u grupama i jatima. Usamljene galaksije koje nisu značajno interagovale s drugim galaksijama uporedive mase u posljednjih nekoliko milijardi godina su relativno rijetke. Samo oko 5% ispitanih galaksija je izolovano u ovom smislu.Karachentsev, I. D.; Makarov, D. I.; Karachentseva, V. E.; Melnyk, O. V. (January 2011). "Catalog of nearby isolated galaxies in the volume z < 0.01". Astrophysical Bulletin. 66 (1): 1–27. arXiv:1103.3990. Bibcode:2011AstBu..66....1K. doi:10.1134/S1990341311010019. ISSN 1990-3413. Međutim, moguće je da su u prošlosti interagovale, pa se čak i spajale s drugim galaksijama, i da oko njih još uvijek orbitiraju manje satelitske galaksije.Wang, Wenting; White, Simon D. M. (August 21, 2012). "Satellite abundances around bright isolated galaxies: Satellite abundances". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 424 (4): 2574–2598. arXiv:1203.0009. Bibcode:2012MNRAS.424.2574W. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21256.x.

Na najvećoj skali, svemir se kontinuirano širi, što rezultira prosječnim povećanjem udaljenosti između pojedinačnih galaksija (vidi Hubbleov zakon). Grupe galaksija mogu prevazići ovo širenje na lokalnoj skali putem međusobnog gravitacionog privlačenja. Ove grupe su se formirale rano, dok su grudve tamne materije privlačile galaksije. Bliske grupe su se kasnije spojile i formirale jata većih razmjera. Ovaj kontinuirani proces spajanja, kao i priliv gasa koji pada, zagrijava međugalaktički gas u jatu na vrlo visoke temperature od 30-100 megakelvina. Oko 70–80% mase jata je u obliku tamne materije, daljih 10–30% čini ovaj zagrijani gas, a preostalih nekoliko procenata je u obliku galaksija.

Većina galaksija je gravitaciono vezana za niz drugih galaksija. One formiraju fraktalnu hijerarhijsku distribuciju jatastih struktura, pri čemu se najmanje takve asocijacije nazivaju grupama. Grupa galaksija je najčešći tip galaktičkog jata; ove formacije sadrže većinu galaksija (kao i većinu barionske mase) u svemiru.Pompei, Emanuela; Dahlem, Michael; Iovino, Angela (November 24, 2006). Dahlem, Michael (ed.). "Optical and radio survey of Southern Compact Groups of galaxies". University of Birmingham Astrophysics and Space Research Group. Da bi ostala gravitaciono vezana za takvu grupu, svaka galaksija članica mora imati dovoljno malu brzinu da spriječi njen bijeg (vidi Virialov teorem). Međutim, ako nema dovoljno kinetičke energije, grupa se može razviti u manji broj galaksija putem spajanja.Girardi, Marisa; Giuricin, G. (2000). "The Observational Mass Function of Loose Galaxy Groups". The Astrophysical Journal. 540 (1): 45–56. arXiv:astro-ph/0004149. Bibcode:2000ApJ...540...45G. doi:10.1086/309314. S2CID 14059401.

Jata galaksija se sastoje od stotina do hiljada galaksija povezanih gravitacijom. Galaktička jata često su pod uticajem jedne divovske eliptične galaksije, poznate kao najsjajnija galaksija u jatu, koja vremenom plimnim silama uništava svoje satelitske galaksije i dodaje njihovu masu svojoj vlastitoj.

Superklasteri sadrže desetine hiljada galaksija, koje se nalaze u klasterima, grupama, a ponekad i pojedinačno. Na skali superklastera, galaksije su raspoređene u slojeve i niti koje okružuju ogromne praznine.Bahcall, Neta A. (1988). "Large-scale structure in the Universe indicated by galaxy clusters". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 26 (1): 631–686. Bibcode:1988ARA&A..26..631B. doi:10.1146/annurev.aa.26.090188.003215. Iznad ove skale, svemir izgleda isto u svim smjerovima (izotropan i homogen), iako je ova ideja posljednjih godina dovedena u pitanje brojnim nalazima velikih struktura koje, čini se, premašuju ovu skalu. Veliki zid Hercules-Corona Borealis, trenutno najveća struktura u svemiru pronađena do sada, dug je 10 milijardi svjetlosnih godina (tri gigaparseka).Horváth, István; Bagoly, Zsolt; Hakkila, Jon; Tóth, L. Viktor (2014). "Anomalies in the GRB spatial distribution". Proceedings of Science: 78. arXiv:1507.05528. Bibcode:2014styd.confE..78H. doi:10.22323/1.233.0078.

Galaksija Mliječni put je član udruženja pod nazivom Lokalna grupa, relativno male grupe galaksija koji ima prečnik od približno jednog megaparseka. Mliječni put i galaksija Andromeda su dvije najsjajnije galaksije unutar grupe; mnoge druge galaksije članice su patuljasti pratioci ove dvije. Sama Lokalna grupa je dio strukture nalik oblaku unutar Skupaa Virgo (Superklastera), velike, proširene strukture grupa i jata galaksija centriranih u Virgo jatu. Nadalje, Virgo Superklaster je dio Laniakea Superklastera.Tempel, Elmo (September 1, 2014). "Cosmology: Meet the Laniakea supercluster". Nature. 513 (7516): 41–42. Bibcode:2014Natur.513...41T. doi:10.1038/513041a. PMID 25186896.

 Magnetna polja 
Galaksije imaju svoja magnetna polja. Magnetno polje galaksije utiče na njenu dinamiku na više načina, uključujući uticaj na formiranje spiralnih krakova i prenos ugaonog momenta u oblacima gasa. Potonji efekat je posebno važan, jer je neophodan faktor za gravitacioni kolaps tih oblaka, a time i za formiranje zvijezda.

Tipična prosječna jačina ekviparticije za spiralne galaksije je oko 10 μG (mikrogauss) ili 1 nT (nanotesla). Poređenja radi, Zemljino magnetsko polje ima prosječnu jačinu od oko 0,3 G (Gauss) ili 30 μT (mikrotesla). Galaksije sa slabim radio-talasima poput M 31 i M33, susjeda Mliječnog puta, imaju slabija polja (oko 5 μG), dok galaksije bogate gasom sa visokom stopom formiranja zvijezda, poput M 51, M 83 i NGC 6946, imaju u prosjeku 15 μG. U istaknutim spiralnim krakovima, jačina polja može biti i do 25 μG, u regijama gdje su koncentrisani i hladni gas i prašina. Najjača ukupna ekviparticijska polja (50–100 μG) pronađena su u galaksijama zvjezdanog sjaja - na primjer, u M 82 i Antenama; te u područjima jezgara zvjezdanih praskova, kao što su centri NGC 1097 i drugih prečkastih galaksija.eck, Rainer (2007). "Galactic magnetic fields". Scholarpedia. 2 (8): 2411. Bibcode:2007SchpJ...2.2411B. doi:10.4249/scholarpedia.2411.

 Formiranje i evolucija 
desno|thumb|Umjetnički prikaz protoklastera koji se formira u ranom svemiru

 Formiranje 
Trenutni modeli formiranja galaksija u ranom svemiru zasnovani su na ΛCDM modelu. Oko 300.000 godina nakon Velikog praska, atomi vodika i helija su počeli da se formiraju, u događaju koji se naziva rekombinacija. Gotovo sav vodik je bio neutralan (neionizovan) i lako je apsorbovao svjetlost, a još nisu formirane zvijezde. Kao rezultat toga, ovaj period je nazvan "mračno doba". Upravo zbog fluktuacija gustine (ili anizotropnih nepravilnosti) u ovoj primordijalnoj materiji počele su se pojavljivati ​​veće strukture. Kao rezultat toga, mase barionske materije počele su se kondenzovati unutar hladnih haloa tamne materije.Firmani, C.; Avila-Reese, Vladimir (2003). "Physical processes behind the morphological Hubble sequence". Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica. 17: 107–120. arXiv:astro-ph/0303543. Bibcode:2003RMxAC..17..107F. Ove primordijalne strukture omogućile su gasovima da se kondenzuju u protogalaksije, velike gasne oblake koji su bili preteče prvih galaksija.

Kako gas pada pod gravitaciju haloa tamne materije, njegov pritisak i temperatura rastu. Da bi se dalje kondenzovao, gas mora zračiti energiju. Ovaj proces je bio spor u ranom svemiru, u kojem su dominirali atomi i molekuli vodonika, koji su neefikasni radijatori u poređenju sa težim elementima. Kako se grudve gasa nakupljaju formirajući rotirajuće diskove, temperature i pritisci nastavljaju da rastu. Neka mjesta unutar diska dostižu dovoljno visoku gustinu da formiraju zvijezde.

Nakon što su se protogalaksije počele formirati i skupljati, unutar njih su se pojavile prve zvijezde, nazvane zvijezde populacije III. One su se sastojale od primordijalnog plina, gotovo u potpunosti od vodika i helija. Emisija iz prvih zvijezda zagrijava preostali plin, što pomaže u pokretanju dodatnog formiranja zvijezda; emisija ultraljubičastog svjetla iz prve generacije zvijezda reionizirala je okolni neutralni vodik u širećim sferama koje su na kraju dosegle cijeli svemir, događaj koji se naziva reionizacija.Barkana, Rennan; Loeb, Abraham (2001). "In the beginning: the first sources of light and the reionization of the Universe" (PDF). Physics Reports. 349 (2): 125–238. arXiv:astro-ph/0010468. Bibcode:2001PhR...349..125B. doi:10.1016/S0370-1573(01)00019-9. S2CID 119094218. Najmasovnije zvijezde kolabiraju u nasilnim eksplozijama supernovih, oslobađajući teške elemente ("metale") u međuzvjezdanu materiju. Ovaj sadržaj metala je ugrađen u zvijezde populacije II.

Teorijski modeli za rano formiranje galaksija su verificirani i formirani velikim brojem i raznolikošću sofisticiranih astronomskih opažanja. Fotometrijska opažanja uglavnom zahtijevaju spektroskopsku potvrdu zbog velikog broja mehanizama koji mogu uvesti sistematske greške. Na primjer, fotometrijsko posmatranje visokog crvenog pomaka (z ~ 16) od strane Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) kasnije je korigovano da bude bliže z ~ 5.Arrabal Haro, Pablo; Dickinson, Mark; Finkelstein, Steven L.; Kartaltepe, Jeyhan S.; Donnan, Callum T.; Burgarella, Denis; Carnall, Adam C.; Cullen, Fergus; Dunlop, James S.; Fernández, Vital; Fujimoto, Seiji; Jung, Intae; Krips, Melanie; Larson, Rebecca L.; Papovich, Casey (October 26, 2023). "Confirmation and refutation of very luminous galaxies in the early Universe". Nature. 622 (7984): 707–711. arXiv:2303.15431. Bibcode:2023Natur.622..707A. doi:10.1038/s41586-023-06521-7. ISSN 0028-0836. PMID 37579792. Ipak, potvrđena posmatranja sa JWST-a i drugih opservatorija se akumuliraju, što omogućava sistematsko poređenje posmatranja ranih galaksija sa teoretskim predviđanjima.Boylan-Kolchin, Michael (April 13, 2023). "Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates". Nature Astronomy. 7 (6): 731–735. arXiv:2208.01611. Bibcode:2023NatAs...7..731B. doi:10.1038/s41550-023-01937-7. ISSN 2397-3366. PMC 10281863. PMID 37351007.

Dokazi o pojedinačnim zvijezdama Populacije III u ranim galaksijama su još izazovniji. Čak i naizgled potvrđeni spektroskopski dokazi mogu se pokazati da imaju drugo porijeklo. Na primjer, astronomi su izvijestili o dokazima emisije He II za zvijezde Populacije III u galaksiji Cosmos Redshift 7, sa vrijednošću crvenog pomaka od 6,60. Naknadna posmatranja Bowler, R. A. A.; McLure, R. J.; Dunlop, J. S.; McLeod, D. J.; Stanway, E. R.; Eldridge, J. J.; Jarvis, M. J. (April 5, 2017). "No evidence for Population III stars or a direct collapse black hole in the z = 6.6 Lyman α emitter 'CR7'". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 469 (1): 448–458. arXiv:1609.00727. doi:10.1093/mnras/stx839. ISSN 0035-8711. su otkrila metalne emisione linije, OIII, koje nisu u skladu sa zvijezdom rane galaksije.


 Evolucija 
Kada zvijezde počnu da se formiraju, emituju zračenje, a u nekim slučajevima i eksplodiraju, proces formiranja galaksija postaje vrlo složen, uključujući interakcije između sila gravitacije, zračenja i toplotne energije. Mnogi detalji su još uvijek slabo shvaćeni.

U roku od milijardu godina od formiranja galaksije, počinju se pojavljivati ​​ključne strukture. Formiraju se kuglasti skupovi, centralna supermasivna crna rupa i galaktička izbočina (galactic bulge) zvijezda Populacije II siromašnih metalima. Stvaranje supermasivne crne rupe izgleda igra ključnu ulogu u aktivnoj regulaciji rasta galaksija ograničavanjem ukupne količine dodatne materije. Tokom ove rane epohe, galaksije prolaze kroz proces intenzivnog formiranja zvijezda.Massey, Robert; Heward, Anita (April 21, 2007). "Caught in the act; forming galaxies captured in the young Universe". Royal Astronomical Society.

Tokom sljedeće dvije milijarde godina, akumulirana materija se taloži u galaktički disk.Noguchi, Masafumi (1999). "Early Evolution of Disk Galaxies: Formation of Bulges in Clumpy Young Galactic Disks". The Astrophysical Journal. 514 (1): 77–95. arXiv:astro-ph/9806355. Bibcode:1999ApJ...514...77N. doi:10.1086/306932. S2CID 17963236. Galaksija će nastaviti da apsorbuje materijal koji pada iz oblaka velike brzine i patuljastih galaksija tokom svog života. Ova materija je uglavnom vodik i helijum. Ciklus zvjezdanog rađanja i umiranja polako povećava količinu teških elemenata, što na kraju omogućava formiranje planeta.Gonzalez, Guillermo (1998). Rebolo, Rafael; Martin, Eduardo L.; Osorio, Maria Rosa Zapatero (eds.). The Stellar Metallicity — Planet Connection. Brown Dwarfs and Extrasolar Planets. ASP Conference Series. Vol. 134. pp. 431–437. Bibcode:1998ASPC..134..431G.

Stope formiranja zvijezda u galaksijama zavise od njihovog lokalnog okruženja. Izolovane galaksije u 'prazninama' (void) imaju najveću stopu po zvjezdanoj masi, dok galaksije 'polja' povezanih sa spiralnim galaksijama imaju niže stope, a galaksije u gustim jatima imaju najniže stope.Rojas, Randall R.; Vogeley, Michael S.; Hoyle, Fiona; Brinkmann, Jon (May 10, 2005). "Spectroscopic Properties of Void Galaxies in the Sloan Digital Sky Survey". The Astrophysical Journal. 624 (2): 571–585. arXiv:astro-ph/0409074. Bibcode:2005ApJ...624..571R. doi:10.1086/428476. ISSN 0004-637X.

Na evoluciju galaksija mogu značajno uticati interakcije i sudari. Spajanja galaksija bila su uobičajena tokom rane epohe svemira, a većina galaksija je bila neobične morfologije.Conselice, Christopher J. (February 2007). "The Universe's Invisible Hand". Scientific American. Vol. 296, no. 2. pp. 35–41. Bibcode:2007SciAm.296b..34C. doi:10.1038/scientificamerican0207-34. S obzirom na udaljenosti između pojedinačnih zvijezda, velika većina zvjezdanih sistema u galaksijama koje se sudaraju neće biti pogođena. Međutim, gravitacijsko "skidanje" međuzvjezdanog plina i prašine koji čine spiralne krakove stvara dugi niz zvijezda poznat kao plimni rep. Primjeri ovih formacija mogu se vidjeti u NGC 4676 ili Antena galaksijama.Struck, Curtis (1999). "Galaxy Collisions". Physics Reports. 321 (1–3): 1–137. arXiv:astro-ph/9908269. Bibcode:1999PhR...321....1S. doi:10.1016/S0370-1573(99)00030-7. S2CID 119369136.

Galaksija Mliječni put i obližnja galaksija Andromeda kreću se jedna prema drugoj brzinom od oko 130 km/s i - ovisno o lateralnim kretanju - mogle bi se sudariti za oko pet do šest milijardi godina. Iako se Mliječni put nikada prije nije sudario s galaksijom velikom kao što je Andromeda, u prošlosti se sudarao i spajao s drugim galaksijama.Buser, Roland (2000). "The Formation and Early Evolution of the Milky Way Galaxy". Science. 287 (5450): 69–74. Bibcode:2000Sci...287...69B. doi:10.1126/science.287.5450.69. PMID 10615051. Kosmološke simulacije pokazuju da se prije 11 milijardi godina spojio sa posebno velikom galaksijom koja je nazvana Kraken.

Takve interakcije velikih razmjera su rijetke. Kako vrijeme prolazi, spajanja dva sistema jednake veličine postaju rjeđa. Većina sjajnih galaksija ostala je u osnovi nepromijenjena posljednjih nekoliko milijardi godina, a neto stopa formiranja zvijezda vjerovatno je također dostigla vrhunac prije otprilike deset milijardi godina.Panter, B.; Jimenez, R.; Heavens, A. F.; Charlot, S. (2007). "The star formation histories of galaxies in the Sloan Digital Sky Survey". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 378 (4): 1550–1564. arXiv:astro-ph/0608531. Bibcode:2007MNRAS.378.1550P. doi:10.1111/j.1365-2966.2007.11909.x. S2CID 15174718.

 Budući trendovi 
Spiralne galaksije, poput Mliječnog puta, proizvode nove generacije zvijezda sve dok imaju guste molekularne oblake međuzvjezdanog vodika u svojim spiralnim krakovima.Kennicutt, Robert C. Jr.; Tamblyn, Peter; Congdon, Charles E. (1994). "Past and future star formation in disk galaxies". The Astrophysical Journal. 435 (1): 22–36. Bibcode:1994ApJ...435...22K. doi:10.1086/174790. Eliptične galaksije su uglavnom lišene ovog plina, pa stoga formiraju malo novih zvijezda. Zalihe materijala za formiranje zvijezda su ograničene; kada zvijezde pretvore dostupne zalihe vodika u teže elemente, formiranje novih zvijezda će se završiti.Adams, Fred; Laughlin, Greg (July 13, 2006). "The Great Cosmic Battle". Astronomical Society of the Pacific.

Očekuje se da će trenutna era formiranja zvijezda trajati do sto milijardi godina, a zatim će se "zvjezdano doba" završiti nakon otprilike deset triliona do sto triliona godina (1013–1014 godina), kako najmanje, najdugovječnije zvijezde u vidljivom svemiru, sićušni crveni patuljci, počnu blijedjeti. Na kraju zvjezdanog doba, galaksije će biti sastavljene od kompaktnih objekata: smeđih patuljaka, bijelih patuljaka koji se hlade ili su hladni ("crni patuljci"), neutronskih zvijezda i crnih rupa. Na kraju, kao rezultat gravitacijske relaksacije, sve zvijezde će ili pasti u centralne supermasivne crne rupe ili će biti odbačene u međugalaktički prostor kao rezultat sudara.

 Također pogledajte 
 NGC 1855
 NGC 7532
 NGC 700

 Reference 

 Vanjski linkovi 

 Astro.fdst.hr
 Astronomija u BiH 
 Galaxy Formation Research Homepage
 http://www.bbc.co.uk/programmes/p003c1cn
 http://www.seds.org/messier/galaxy.html
 https://web.archive.org/web/20150718054637/http://www.atlasoftheuniverse.com/
 http://www.physics.org/facts/sand-galaxies.asp  Koliko ima galaksija?
 https://web.archive.org/web/20150715160713/http://www.astronoo.com/en/galaxies.html
 http://science.nasa.gov/headlines/y2002/08feb_gravlens.htm 


Kategorija:Koncepti u astronomiji