ดาราจักรเกิดและเติบโตได้อย่างไร

หลังบิกแบง สสารกระจายตัวเกือบสม่ำเสมอ มีบริเวณที่หนาแน่นกว่าเฉลี่ยเพียงหนึ่งในแสนส่วน แรงโน้มถ่วงขยายความต่างเล็ก ๆ นี้ให้ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ บริเวณที่หนาแน่นกว่าดึงสสารรอบข้างเข้ามา จนในที่สุดกลายเป็นดาราจักร

สสารมืดลงมือก่อน

สสารมืดไม่มีปฏิสัมพันธ์กับแสง จึงไม่ถูกความดันของรังสีในเอกภพยุคแรกผลักออก มันเริ่มรวมตัวเป็นก้อนได้ก่อนสสารปกติ เกิดเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าฮาโลสสารมืด เมื่อเอกภพโปร่งแสงแล้ว แก๊สปกติจึงไหลลงสู่แอ่งแรงโน้มถ่วงเหล่านี้ แก๊สที่ร้อนจากการตกลงมาแผ่รังสีออก เย็นตัว แล้วจมลงสู่ใจกลางฮาโล ซึ่งเป็นที่ที่ดาวเริ่มก่อตัว ดาราจักรทุกดวงจึงอยู่ภายในฮาโลสสารมืดที่ใหญ่และหนักกว่าส่วนที่มองเห็นได้หลายเท่า

โตจากเล็กไปใหญ่

ฮาโลขนาดเล็กเกิดก่อน แล้วรวมตัวกันเป็นฮาโลที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ รูปแบบการเติบโตนี้เรียกว่าการก่อโครงสร้างแบบลำดับชั้น ดาราจักรในเอกภพยุคแรกจึงเล็กกว่า ไม่เป็นระเบียบ และสร้างดาวในอัตราสูงกว่าปัจจุบันมาก

การชนกันของดาราจักร

ดาราจักรชนกันบ่อยกว่าที่คิด เพราะเมื่อเทียบกับขนาดของมัน ดาราจักรอยู่ใกล้กันมาก ดาวในดาราจักรแทบไม่ชนกันเลยเพราะอยู่ห่างกันมาก แต่แก๊สปะทะกันจนเกิดดาวใหม่จำนวนมาก (ดาราจักรแบบสตาร์เบิร์สต์) และหลุมดำใจกลางอาจได้รับแก๊สจนลุกโชนเป็นควอซาร์ แบบจำลองชี้ว่า

• ดาราจักรกังหันสองดวงที่ชนกันอย่างรุนแรงมักกลายเป็นดาราจักรรีขนาดใหญ่ เพราะวงโคจรของดาวถูกรบกวนจนกระจายไปทุกทิศ
• ดาราจักรใหญ่ที่กลืนดาราจักรเล็ก ๆ ยังคงรูปจานไว้ได้

ประวัติของทางช้างเผือก

ข้อมูลตำแหน่งและความเร็วของดาวกว่าพันล้านดวงจากดาวเทียมไกอา เผยให้เห็นซากของดาราจักรที่ทางช้างเผือกกลืนเข้ามา เหตุการณ์ใหญ่ครั้งหนึ่งเมื่อราว 8,000 ถึง 11,000 ล้านปีก่อน คือการรวมกับดาราจักรที่ตั้งชื่อว่าไกอา-เอนเซลาดัส ดาวจากดาราจักรนั้นยังโคจรอยู่ในฮาโลของเราด้วยวงโคจรที่ยืดยาวผิดสังเกต และทุกวันนี้ทางช้างเผือกก็ยังกำลังฉีกดาราจักรแคระคนยิงธนูออกเป็นสายดาว

ทำไมดาราจักรบางดวงหยุดสร้างดาว

ดาราจักรรีขนาดใหญ่ส่วนใหญ่แทบไม่สร้างดาวใหม่แล้ว ดาวในนั้นแก่และแดง คำอธิบายหลักคือพลังงานจากหลุมดำมวลยวดยิ่งใจกลางทำให้แก๊สร้อนหรือถูกเป่าออก จนเย็นตัวลงสร้างดาวไม่ได้ เรียกว่าผลป้อนกลับจากนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างมวลหลุมดำกับคุณสมบัติของดาราจักรชี้ว่าทั้งสองเติบโตไปด้วยกัน