Історія вивчення планет і зірок вимірюється тисячоліттями, Сонця, комет, астероїдів і метеоритів - століттями. А ось галактики, розкидані по Всесвіту скупчення зірок, космічного газу і пилових частинок, стали об'єктом наукового дослідження лише в 1920-ті роки.
Галактики спостерігали з незапам'ятних часів. Людина з гострим зором може розрізнити на нічному небосводі світлі плями, схожі на краплі молока. У Х столітті перський астроном Абд-аль-Раман аль-Суфі згадав у своїй «Книзі про нерухомих зірок» дві подібні плями, відомі тепер як Велика Магелланова хмара і галактика М31, вона ж Андромеда. З появою телескопів астрономи спостерігали все більше таких об'єктів, що отримали назву туманностей. Якщо англійський астроном Едмунд Галлей в 1716 році перерахував всього шість туманностей, то каталог, опублікований в 1784 році астрономом французького військово-морського флоту Шарлем Мессьє, містив вже 110 - і серед них чотири десятки справжніх галактик (в тому числі і М31). У 1802 році Вільям Гершель опублікував перелік із 2500 туманностей, а його син Джон 1864 року видав каталог, де було понад 5000 туманностей.
Наша найближча сусідка, галактика Андромеда (M31) - один з улюблених небесних об'єктів для любительських астрономічних спостережень і фотозйомки.
Природа цих об'єктів довгий час вислизала від розуміння. У середині XVIII століття деякі проникливі розуми побачили в них зоряні системи, подібні до Чумацького Шляху, однак телескопи в той час не надавали можливості перевірити цю гіпотезу. Сторіччям пізніше восторжествувала думка, що кожна туманність - це газова хмара, підсвічена зсередини молодою зіркою. Пізніше астрономи переконалися, що деякі туманності, в тому числі і Андромеда, містять безліч зірок, проте ще довго не було ясно, розташовані вони в нашій Галактиці або за її межами. І лише в 1923 - 1924 роках Едвін Хаббл визначив, що відстань від Землі до Андромеди як мінімум триразово перевершує діаметр Чумацького Шляху (насправді приблизно в 20 разів) і що М33, інша туманність з каталогу Мессьє, віддалена від нас на ніяк не меншу дистанцію. Ці результати поклали початок новій науковій дисципліні - галактичній астрономії.
У 1926 році відомий американський астроном Едвін Пауелл Хаббл запропонував (а 1936 року модернізував) свою класифікацію галактик з їхньої морфології. Через характерну форму цю класифікацію називають ще «Камертоном Хаббла». На «ніжці» камертона знаходяться еліптичні галактики, на зубцях вилки - лінзовидні галактики без рукавів і спіральні галактики без бару-перемички і з баром. Галактики, які не можуть бути класифіковані як один з перелічених класів, називаються неправильними, або іррегулярними.
Карлики і гіганти
Всесвіт заповнений галактиками різного розміру і різних мас. Їх кількість відома досить приблизно. У 2004 році орбітальний телескоп «Хаббл» за три з половиною місяці виявив близько 10 000 галактик, скануючи в південному сузір'ї Печі ділянку небосводу, в сто разів меншу, ніж площа місячного диска. Якщо припустити, що галактики розподіляються по небесній сфері з такою ж щільністю, вийде, що в космосі їх 200 млрд. Однак ця оцінка сильно занижена, оскільки телескоп не зміг помітити великий натовп дуже тьмяних галактик.
Форма і зміст
Галактики різняться і морфологією (тобто формою). Загалом їх підрозділяють на три основні класи - дисковидні, еліптичні і неправильні (іррегулярні). Це загальна класифікація, є набагато більш детальні.
Галактики розподілені в космічному просторі зовсім не хаотично. Масивні галактики нерідко оточені невеликими галактиками-супутниками. І наш Чумацький Шлях, і сусідня Андромеда мають не менше 14 сателітів, і, швидше за все, їх набагато більше. Галактики люблять об'єднуватися в пари, трійки і більші групи з десятків гравітаційно пов'язаних партнерів. Асоціації побільше, галактичні кластери, містять сотні і тисячі галактик (перший з таких кластерів відкрив ще Мессьє). Часом у центрі кластера спостерігається особливо яскрава гігантська галактика, що виникла, як вважають, у процесі злиття галактик меншого калібру. І нарешті, є ще й суперкластери, в які входять як галактичні кластери і групи, так і окремі галактики. Зазвичай це витягнуті структури протяжністю до сотні мегапарсек. Їх поділяють майже повністю вільні від галактик космічні порожнечі такого ж розміру. Суперкластери вже не організовані в будь-які структури більш високого порядку і розкидані по Космосу випадковим чином. З цієї причини в масштабах декількох сотень мегапарсек наш Всесвіт однорідний і ізотропний.
Дисковидна галактика - це зоряний млинець, що обертається навколо осі, що проходить через його геометричний центр. Зазвичай по обидва боки центральної зони млинця є овальне здуття - балдж (від англ. bulge). Балдж теж обертається, проте з меншою кутовою швидкістю, ніж диск. У площині диска нерідко спостерігаються спіральні гілки, що рясніють порівняно молодими яскравими світилами. Однак є галактичні диски і без спіральної структури, де таких зірок багато менше.
Центральну зону дисковидної галактики може розсікати зоряна перемичка - бар. Простір всередині диска заповнений газопиловим середовищем - вихідним матеріалом для нових зірок і планетних систем. Галактика має два диски: зірковий і газовий. Вони оточені галактичною гало - сферичною хмарою розрідженого гарячого газу і темної матерії, яка і вносить основний внесок у повну масу галактики. Гало вміщує також окремі старі зірки і шарові зоряні скупчення (глобулярні кластери) віком до 13 млрд років. У центрі чи не будь-якої дисковидної галактики, як з балджем, так і без балджа, розташована надмасивна чорна діра. Найбільші галактики цього типу містять по 500 млрд зірок.
Чумацький шлях