星系的形成

大爆炸后大約30萬年，物質與能量去耦以后，在宇宙微波背景輻射釋放的過程中，引力成為宇宙中的支配力，并把物質云團拉到一起。這一崩塌被認為是“無尺度”過程，其中大小物質云團都受到同樣的影響。最小的區域最早結束崩塌，因為它們所包含的被聚集到一起的物質較少。事實上，那些最大的物質集合——超星系團，至今仍可以被觀測到處于崩塌過程中。

去耦以后的時期被稱為宇宙歷史中的黑暗時期，這個名字的由來是因為這個時期宇宙中不存在恒星。但是隨著初生星系的形成，恒星自然地形成并發光。

對這一過程的計算機仿真模擬說明：小塊的不規則星系最先形成，它們相互碰撞或者從周邊環境中逐漸累積更多的物質。在發生碰撞的狀況中，星系組成中的恒星將會被甩到隨機方向的軌道上去，從而產生一個橢圓星系。而那些逐漸累積物質的星系將會發展成為美麗的螺旋星系。然而，任何時候，如果一個螺旋星系與另一個類似大小的星系相撞，它脆弱的螺旋臂將被毀壞，從而形成一個橢圓星系。

哈勃天文望遠鏡的觀測表明：大多數星系都在宇宙初始的幾十億年中形成，并且從那時起，星系改變不大。現在，大量證據還表明：大多數星系中心都存在著一個超大質量的黑洞。目前的一個研究的中心就是關于黑洞是什么時候形成的。超大質量黑洞不像超新星爆炸中形成的黑洞，它并非極端致密且只有幾千米寬，它們大約和我們的太陽系一樣大，密度和水差不多。然而，在它們吞噬恒星時，會釋放出大量的能量，這造成了它們所在星系中心的劇烈活動，使星系成為活動星系。

→兩個星系在慢速碰撞中的畫面被捕捉到，這一過程將會持續數百萬年的時間才能完成。這種碰撞現在十分罕見，但被認為在早期的宇宙中星系還很小的時候很常見。

深入觀測星系形成期對全世界的天文研究小組來說都是一個很大的挑戰，因為他們所探測的天體所發出的光線需要數百萬年才能到達地球。目前，望遠鏡還不能很好地完成這項任務，但一系列的新型空間望遠鏡正在設計建造中，以觀測到更多黑暗時期的信息。名為赫歇爾的一架空間望遠鏡已于2009年發射，而NASA/ESA合作的下一代空間望遠鏡（NGST）將會是一臺直徑達6米的儀器，它們對于紅外波長都更加敏感，這使得它們能追溯回宇宙的黑暗時期，以看到最早的恒星和星系。

↑星系的成長過程在今天的宇宙中仍在繼續。在這幅哈勃天文望遠鏡拍攝的圖像里，NGC 2207星系（左）與IC2163（右）星系正在相互靠近形成合并。大約4000萬年前，IC2163與這個更大的星系撞開，現在正被拉回。

←天文學家們使用計算機對現在宇宙中的星系分布的形成建模。單個的星系聚集在一起，紅色代表最老的星系，藍色代表最年輕的。為了準確地重現這些星系的狀況，天文學家必須假設宇宙中的很大一部分是由暗物質組成的。

←宇宙的黑暗時期在第一代恒星開始發光時結束。在大爆炸后大約10億年，還不存在著可辨認的星系，只有大團的極熱和明亮的藍色恒星。這是一幅畫家對于可能圍繞著這些超能恒星的粉紅色氫氣泡印象的圖畫。