星系的形成

大爆炸后大约30万年，物质与能量去耦以后，在宇宙微波背景辐射释放的过程中，引力成为宇宙中的支配力，并把物质云团拉到一起。这一崩塌被认为是“无尺度”过程，其中大小物质云团都受到同样的影响。最小的区域最早结束崩塌，因为它们所包含的被聚集到一起的物质较少。事实上，那些最大的物质集合——超星系团，至今仍可以被观测到处于崩塌过程中。

去耦以后的时期被称为宇宙历史中的黑暗时期，这个名字的由来是因为这个时期宇宙中不存在恒星。但是随着初生星系的形成，恒星自然地形成并发光。

对这一过程的计算机仿真模拟说明：小块的不规则星系最先形成，它们相互碰撞或者从周边环境中逐渐累积更多的物质。在发生碰撞的状况中，星系组成中的恒星将会被甩到随机方向的轨道上去，从而产生一个椭圆星系。而那些逐渐累积物质的星系将会发展成为美丽的螺旋星系。然而，任何时候，如果一个螺旋星系与另一个类似大小的星系相撞，它脆弱的螺旋臂将被毁坏，从而形成一个椭圆星系。

哈勃天文望远镜的观测表明：大多数星系都在宇宙初始的几十亿年中形成，并且从那时起，星系改变不大。现在，大量证据还表明：大多数星系中心都存在着一个超大质量的黑洞。目前的一个研究的中心就是关于黑洞是什么时候形成的。超大质量黑洞不像超新星爆炸中形成的黑洞，它并非极端致密且只有几千米宽，它们大约和我们的太阳系一样大，密度和水差不多。然而，在它们吞噬恒星时，会释放出大量的能量，这造成了它们所在星系中心的剧烈活动，使星系成为活动星系。

→两个星系在慢速碰撞中的画面被捕捉到，这一过程将会持续数百万年的时间才能完成。这种碰撞现在十分罕见，但被认为在早期的宇宙中星系还很小的时候很常见。

深入观测星系形成期对全世界的天文研究小组来说都是一个很大的挑战，因为他们所探测的天体所发出的光线需要数百万年才能到达地球。目前，望远镜还不能很好地完成这项任务，但一系列的新型空间望远镜正在设计建造中，以观测到更多黑暗时期的信息。名为赫歇尔的一架空间望远镜已于2009年发射，而NASA/ESA合作的下一代空间望远镜（NGST）将会是一台直径达6米的仪器，它们对于红外波长都更加敏感，这使得它们能追溯回宇宙的黑暗时期，以看到最早的恒星和星系。

↑星系的成长过程在今天的宇宙中仍在继续。在这幅哈勃天文望远镜拍摄的图像里，NGC 2207星系（左）与IC2163（右）星系正在相互靠近形成合并。大约4000万年前，IC2163与这个更大的星系撞开，现在正被拉回。

←天文学家们使用计算机对现在宇宙中的星系分布的形成建模。单个的星系聚集在一起，红色代表最老的星系，蓝色代表最年轻的。为了准确地重现这些星系的状况，天文学家必须假设宇宙中的很大一部分是由暗物质组成的。

←宇宙的黑暗时期在第一代恒星开始发光时结束。在大爆炸后大约10亿年，还不存在着可辨认的星系，只有大团的极热和明亮的蓝色恒星。这是一幅画家对于可能围绕着这些超能恒星的粉红色氢气泡印象的图画。