銀河の形成と進化
我々の銀河系を含む銀河の構造に関して観察される性質には、次のようなものがある。
渦巻銀河や円盤銀河は非常に薄く、高密度で、非常に速く回転している。銀河系の円盤の直径は、厚さの100倍以上である。
銀河の質量の大部分は、直接観測されず、重力以外の相互作用を持たない暗黒物質で構成される。
銀河ハローの恒星は、円盤の恒星と比べて非常に古く、金属量が少ない(つまり、ほぼ水素とヘリウムで構成されている)。
円盤銀河の多くは、古い恒星で構成された円盤の外側が膨らんでいる。
球状星団は通常古くて金属量が少ないが、金属量が比較的多く若いものも若干存在する。球状星団の恒星の中には、宇宙自身と同じくらい古いものも存在する。
水素で構成される雲が高速度雲から銀河に向かって「雨」として降る(これは、銀河で恒星が形成されるための必要不可欠な物質源である)。
銀河は、巨大な楕円銀河から薄い円盤銀河まで、非常に様々な形や大きさになる(ハッブル分類も参照)。
巨大銀河の多くは、中央に太陽質量の数百万倍から数十億倍に及ぶ超大質量ブラックホールを持つ。ブラックホールの質量は、含まれる銀河の性質と関連している。
銀河の性質の多くは、渦巻銀河と楕円銀河の2種類の根源的な分類が存在することを示唆している。
なお、(2017~2018年ころには)さかんに「(ほぼ)全ての銀河の中心部には『超大質量ブラックホール』が潜んでいる、ということが明らかになってきた」などと指摘されるようになっている。
銀河の形成とブラックホールの形成の因果関係については、「星がたくさんできたので、中心のブラックホールが大きくなれた」とする仮説と、「まず巨大なブラックホールがあったから、その周囲で星の形成がさかんになったのだ」とする仮説があり、つまり2つの異なる方向性の仮説が提唱されており、一種の「鶏が先か?卵が先か?」論争にも似た議論が起きている。 どちらの仮説がより妥当なのか、実際の観測によって確かめようとする試みが行われている。フランスの天体物理学者ダヴィッド・エルバズ(フランス語版)が率いる研究グループがヨーロッパ南天天文台(ESO)の大型望遠鏡VLTを使ってクエーサー「HE0450-2958」を観測し、これが銀河の中になく、むき出し状態になっており、少し離れた場所に星の形成が盛んな銀河を発見した。エルバズは「我々の研究が示唆していることは、巨大ブラックホールが、星の形成のトリガー(ひきがね)となり得る、ということであり、ブラックホールは自身のホスト的銀河を「つくって」いる、ということである。こうした関係は、なぜより大きなブラックホールを抱える銀河にはより多くの星があるのか? という問題についても説明を提供してくれるかも知れない。」と述べた。
」また「「最初の原始銀河が形成されるとすぐに、その中に含まれる水素とヘリウムが集まり始め、最初の恒星が誕生した。」などという説明が多い。
2007年、ケック天文台のカリフォルニア工科大学のチームは、宇宙ができてわずか5億年である132億光年の彼方に6つの恒星からなる銀河を発見した。また、2011年1月には、ビッグバンから4億8000万年後に当たる130億光年離れた場所に銀河が発見された。
また「宇宙は、形成直後には非常に活発であり、銀河は低質量の銀河を吸収しながら急速に成長した。この過程の結果、近傍の宇宙に銀河が分散していった」などと説明される。(2dF銀河赤方偏移サーベイも参照)。「銀河は宇宙において独立した存在ではなく、宇宙全体に大きく網を張るような構造を作って分散している。網の目に当たる地点は宇宙初期の小さな密度のゆらぎがあった場所であり、密度の高い銀河団が形成される。それ故に、銀河の分布は初期宇宙の物理学と密接に関連している。」