GALAKSİ - SAMANYOLU GALAKSİSİ

Galaksi

Galaksi veya gökada, kütleçekim kuvvetiyle birbirine bağlı yıldızlar yıldızlararası gaz, toz ve plazmanın meydana getirdiği yıldızlararası madde ve şimdilik pek anlaşılamamış karanlık maddeden oluşan sistemdir. Tipik galaksiler 10 milyon (cüce galaksi) ile bir trilyon (dev galaksi) arasındaki miktarlarda yıldız içerirler ve bir galaksinin içerdiği yıldızların hepsi o galaksinin kütle merkezini eksen alan yörüngelerde döner. Galaksiler çeşitli çoklu yıldız sistemlerini, yıldız kümelerini ve çeşitli nebulaları da içerebilirler. Çevresinde gezegenler ve asteroitler gibi çeşitli kozmik cisimler dönen Güneş, Samanyolu galaksisindeki yıldızlardan yalnızca biridir.

Tarihsel olarak galaksiler gözle görülen biçimlerine göre sınıflanmışlardır. Bu sınıflamada sık karşılaşılan biçimlerden biri, ışık profili elips şekilli olan eliptik galaksidir. Sarmal galaksiler, tozlu ve kıvrımlı kolları olan disk şekilli yapılardır. Düzensiz ya da olağan dışı biçimli galaksiler ise "tuhaf galaksiler" olarak bilinir ve tipik olarak, komşu galaksilerin kütle çekimine bağlı biçim bozulmasıyla oluşurlar. Birbirlerine yakın galaksilerin arasındaki bu tür etkileşimlerle söz konusu galaksiler birleşebileceği gibi, yıldız oluşumu olaylarında "patlama" diye adlandırılabilecek ölçüde fazla artışların tetiklenmesiyle yıldız patlama galaksileri (İng., starburst galaxy) de gelişebilir.  Ayrıca, düzenli bir yapıya sahip olmayan küçük galaksilerden de düzensiz galaksiler olarak bahsedilebilir.

Gözlemlenebilir evrende 100 milyardan (10¹¹) fazla galaksi olduğu sanılmaktadır. Galaksilerin çoğu 1.000 ile 100.000 parsek arasındaki bir yarıçapa sahip olup, genellikle birbirlerinden milyonlarca parsek uzaklıklarda bulunurlar. Galaksilerarası uzay ortalama yoğunluğu m³ başına bir atom bile düşmeyecek derecede az olan bir gazla doludur. Galaksilerin çoğu, kütleçekimi etkisi sayesinde birbirlerine bağlı “kümeler” adı verilen topluluklar oluştururlar; onlar da yine kütleçekimi etkisi sayesinde birbirlerine bağlı süper kümeleri oluştururlar. Bu daha büyük yapılar da, evrende büyük boşlukları çevreleyen tabakalar ve ipliksi yapılar olarak düzenlenmiştir.

Karanlık madde henüz çok iyi bir şekilde anlaşılamamış olmakla birlikte, öyle görünüyor ki, galaksilerin çoğunun kütlesinin yaklaşık % 90’ını karanlık madde oluşturmaktadır Gözlem verileri bazı galaksi merkezlerinde dev kara deliklerin mevcut olabileceğini ortaya koymaktadır. Anlaşıldığına göre, Samanyolu galaksimiz da çekirdek kısmında böyle bir karadelik içermektedir.

Galaksi adının kökeni

Galaksi adının kökeni eski Yunanca’daki, bizim galaksimizi belirtmek üzere kullanılan “sütlü, süt gibi, sütsü” anlamlarına gelen galaxias (γαλαξίας) sözcüğü ya da "süt dairesi" anlamındaki kyklos galaktikos (κύκλος γαλακτίκος) terimidir. Bu terim ve dolayısıyla Batı kültüründe Samanyolu için kullanılan "Süt Yolu" terimi eski Yunan mitolojisindeki bir mitosdan kaynaklanır: Bir gece, Zeus ölümlü bir kadından yaptığı oğlu Herakles'i, fark ettirmeden uykuya dalmış olan Hera'nın göğsüne koyar. Bebek Herakles, Hera'nın memelerinden akan sütü içecek ve böylece ölümsüz olacaktır. Fakat Hera gece uyanıp tanımadığı bir bebeği emzirdiğini fark edince onu fırlatıp atar ve boşalan memesinden çıkan süt de gece gökyüzüne fışkırıp akar. Hikâyeye göre, işte geceleyin gökte sönük bir ışıkla pırıldar halde gördüğümüz “Süt Yolu” (Türkçe’de Samanyolu) denilen kuşak böyle oluşmuştur

Astronomik literatürde galaksi sözcüğü, tek başınayken baş harfi büyük yazıldığında bizim galaksimiz olan Samanyolu’nu ifade eder. Uranüs’ü keşfeden William Herschel (1738–1822) astronominin bugünkü düzeyde olmadığı yıllarda derin (uzak) gök cisimleri kataloğunu hazırladığında M31 (Andromeda Galaksisi) gibi gök cisimlerini adlandırmak üzere “spiral nebula” adını kullanmıştı. Bu gök cisimleri daha sonraki dönemlerde gerçek uzaklıkları anlaşılmaya başlandığında "devasa yıldız yığınları" olarak tanımlandı ve bu kez “ada-evren” olarak adlandırıldı. Zamanla yerini günümüzde kullandığımız “galaksi” terimine bıraktı.

Samanyolu galaksisi

Galaksimizin diğer galaksiler gibi dışarıdan görünüşü, içinde bulunduğumuz için, elde edilememektedir. Gökyüzünde çıplak gözle gördüğümüz, Samanyolu adını verdiğimiz ışıklı bölge ise, aslında yalnızca, galaksimizin kollarından biridir.

Antik çağda Grek filozofu Democritus (450–370 B.C.) gece gökyüzünde görünen Süt Yolu denilen ışıklı bölgenin uzak yıldızlardan oluşuyor olabileceğine dikkat çekmişti. Aristo’nun (384–322 B.C.) düşüncesine göreyse, Süt Yolu büyük, birbirine bağlı çok sayıdaki yıldızın alevlenmesinden kaynaklanmaktaydı ve bu alevler dünya atmosferinin üst kısmında yer almaktaydı

Arap astronom İbn-i Heysem (965–1037) Samanyolu’nun ıraklık açısını gözlemleme ve ölçme girişiminde bulundu; Süt Yolu’nun ıraklık açısı yoktu, bunun üzerine “bu, Dünya’dan uzaktadır, atmosfere ait değildir” diyerek Aristo’nun görüşüne karşı çıktı. İranlı astronom Birûni (973–1048) Samanyolu Galaksisi’nin sayısız bulutsu yıldızlar yığını olabileceği görüşünü ortaya attı. İbn Bacce ise Samanyolu’nun pek çok yıldızdan oluştuğunu ve gözümüze sürekli bu şekilde görünmesinin dünya atmosferindeki kırılımdan kaynaklanıyor olabileceğini ileri sürdü. İbn Kayyim El-Cevziyye (1292–1350) Samanyolu Galaksisi’nin sabit yıldızlar feleğinde bir araya gelmiş çok sayıdaki küçük yıldızlardan oluştuğunu ve bu yıldızların gezegenlerden daha büyük olduklarını ileri sürdü.

Samanyolu Galaksisi’nin birçok yıldızdan oluşmasının ilk kanıtı Galileo Galilei’den geldi. 1610 yılında Samanyolu Galaksisi’ni bir teleskopla inceleyen Galileo Galilei bunun çok sayıdaki yıldızın bir araya gelmesinden oluştuğunu fark etti. 1750’de İngiliz astronom ve matematikçi Thomas Wright “Evrenin orijinal bir teorisi ya da yeni hipotezi” adlı eserinde galaksinin Güneş Sistemi’ne benzer tarzda, fakat daha büyük ölçekte, kütle çekim gücüyle birbirlerine bağlı çok sayıdaki dönen yıldızlardan oluşmuş bir kitle olduğu görüşünü iddia etti (ve hakliydi). Bu düşünceye göre, söz konusu yıldızların oluşturduğu ve bizim de içinde bulunduğumuz bu disk, bizim gökyüzüne bakışımız açısından, bize gökyüzünde Süt Yolu olarak görünüyor olabilirdi.

Immanuel Kant 1755'deki bilimsel incelemesinde Thomas Wright’in düşünce ve çalışmalarını biraz daha ayrıntılandırdı, galaksimizin da Güneş Sistemi’mize benzer biçimde, kütle çekim ile bir arada tutulan ve dönen bir yıldız kümesi olduğunu ifade etti. Kant ayrıca o dönemde gözlemlenebilen birkaç bulutsunun da ayrı galaksiler olabilecekleri varsayımında bulundu. Samanyolu Galaksisi’nin biçimi ve Güneş’in galaksi içindeki konumu hakkındaki ilk girişim 1785’te gökyüzünün farklı bölgelerindeki yıldızları özenle sayan William Herschel’dan geldi. Herschel, Güneş Sistemi’ni merkeze yakın bir yere koyarak galaksinin biçimini gösteren bir diyagram hazırladı.

Jacobus Kapteyn, hassas bir yaklaşım sergileyerek, 1920’deki çiziminde Güneş’in merkeze yakın bulunduğu elips biçimli küçük bir galaksi tasarladı. Farklı bir yöntem uygulayan Harlow Shapley ise küresel kümeler kataloğu çalışmasında kendinden öncekilerden tümüyle farklı olarak, galaksimizi Güneş’in merkezden uzak olduğu yaklaşık 70 kilo parsek yarıçapındaki yassı bir disk biçiminde tasarladı. Her iki hatalı çalışma da galaktik düzlemde yıldızlararası toz vasıtasıyla ışığın soğurulmasını hesaba katmamıştı. Bu ancak Robert Julius Trumpler’ın 1930’da açık yıldız kümeleri üzerinde çalışırken bu etkiyi ölçmesinden sonra hesaba katılmaya başlandı ve günümüzdeki galaksi görünümü kuramlarına ulaşıldı.

Samanyolu Galaksisi'nin diğer bulutsulardan ayırt edilmesi

10. yy.da İranlı astronom Abdurrahman el-Sufi (El Sufi adıyla da tanınan Azophi) Andromeda Galaksisi’nin ilk kayıtlı gözlemini yaptı ve onu “küçük bulut” olarak tarif etti. El Sufi aynı zamanda Yemen’den görünür olan ve Macellan’ın 16. yy.daki yolculuğuna kadar Avrupalılar tarafından görülmemiş Büyük Macellan Bulutu’nu da tanımladı. Bunlar Samanyolu Galaksisi haricinde yeryüzünden gözlemlenen ilk galaksilerdi. El Sufi buluşlarını 964 yılında “Sabit Yıldızlar” adlı kitabında duyurdu.

1054’te SN 1054 süpernovasının patlamasıyla Yengeç Bulutsusu’nun oluşması Çin, Arap ve İranlı gökbilimcilerce gözlemlendi. Bu bulutsu yüzyıllar sonra, Batı'da önce John Bevis (1731) tarafından daha sonra Charles Messier (1758) ve ardından Lord Rosse (1840’lar) tarafından gözlemlendi.

1750’de Thomas Wright “Orijinal bir Teori ya da Evrenin Yeni Hipotezi” (An original theory or new hypothesis of the universe) adlı eserinde Samanyolu Galaksisi’nin yıldızlardan oluşan basık bir disk olduğunu ve gece gökyüzünde görünen bazı bulutsuların Samanyolu Galaksisi’nden ayrı olabilecekleri düşüncesini ifade etti ki, bu düşüncesinde haklı olduğu zamanla anlaşılacaktı. 1755’te Immanuel Kant Samanyolu Galaksisi’nden ayrı olan bu bulutsular için “ada evren” terimini ortaya attı.

18.yy. sonuna doğru Charles Messier en parlak 109 bulutsuyu içeren bir katalog derledi. Bunu William Herschel tarafından 5000 bulutsunun derlendiği geniş bir katalog çalışması izledi. 1845’te Lord Rosse eliptik bulutsular ile spiral bulutsular arasında ayrım yapabilmesini sağlayan yeni bir teleskop yaptı

1917’de Heber Curtis Andromeda Galaksisi’ndeki (Messier nesnelerinden M31) S Andromedae adlı novayı gözlemledi, fotoğraf kayıtlarını araştırarak 11 nova daha buldu. Ayrıca bu novaların ortalama olarak bizim galaksimizdekilerden 10 kat daha soluk olduğunu saptadı. Buradan yola çıkarak da 150.000 parsek mesafede olduğu tahmininde bulundu ve spiral bulutsuların bağımsız birer galaksi olduklarını varsayan "ada evrenler" hipotezini destekledi

1920'de esas olarak Harlow Shapley ile Heber Curtis arasında geçen, Samanyolu ve spiral bulutsuların doğasının yanı sıra evrenin boyutu hakkındaki "Büyük Tartışma" o döneme damgasını bırakmıştı. Konu ancak yeni bir teleskop kullanan Edwin Hubble’in 1920’lerin başlarındaki çalışmaları sayesinde sonuca bağlandı. Bazı spiral bulutsuların dış kesimlerinde bireysel yıldız toplulukları olduğu ayrıntılarını gözlemlemeyi başaran Hubble, bazı sefe değişkenlerini tanımlayabildi ki, bu da kendisine bulutsuların uzaklığını hesaplayabilme imkânı verdi. Böylece bu bulutsuların Samanyolu'nun parçası olamayacak kadar uzak olduklarını ortaya çıkardı. Hubble ayrıca, 1936’da, hâlâ kullanımda olan bir biçimsel galaksi sınıflandırma sistemini (Hubble düzeni) ortaya atmıştır.

Modern araştırma

Galaksilerin uzayda rastgele dağıldıklarını ileri süren teoriler, modern araçlarla yapılan gözlemler sonucunda önemini kaybetmiş, hepsinin belli bir düzen içinde yer aldıkları, gök cisimlerinin hepsinin belirli yasalar dâhilinde hareket ettikleri anlaşılmıştır. 1944'de, Hendrik van de Hulst'un dalga boyunu 21 cm. olarak tahmin ettiği, 1954’te gözlemlenen, yıldızlararası hidrojen atomlarından kaynaklanan mikrodalga ışınımının ortaya çıkarılması ile galaksi incelemeleri yeni bir boyut kazandı. Çünkü bu ışınım tozların soğurmasından etkilenmiyordu ve Doppler etkisi galaksi içerisindeki gazların hareketlerini belirlemede kullanılabilecekti. Gelişmiş radyo teleskoplarla hidrojen gazı diğer galaksilerde da belirlenebildi.

1970'lere gelindiğinde ise, Vera Rubin'in galaksilerdeki gazların dönüş hızı üzerine çalışmaları sonucunda şu husus saptandı: Galaksilerdeki yıldız ve gazların görünen toplam kütlesi, galaksilerin bu denli yüksek dönüş hızı için yeterli olamazdı; şu halde gözle görülmese de, ek kütlesiyle, hızın bu düzeyde olmasını sağlayıcı bir madde daha var olmalıydı. Böylece bu eksik kütle, görülemeyen, fakat büyük miktarlarda bulunan karanlık maddenin varlığı ile açıklandı.

1990’ların başlarında Hubble Uzay Teleskopu daha ileri düzeyde gözlemlerde bulunulmasını sağladı. Örneğin galaksimizdeki görünmeyen karanlık maddenin yalnızca soluk ve küçük yıldızlardaki karanlık maddeden ibaret olamayacağı anlaşıldı. Yine bu teleskopla önceleri nispeten boş olduğuna inanılan bir gökyüzü parçasının (Hubble Derin Alan) incelenmesi sayesinde, o gökyüzü parçasının boş olmayıp galaksilerle dolu olduğu anlaşıldı ve böylece evrende 125 milyar (1.25x10¹¹) galaksinin olması gerektiğine ilişkin kanıt bulunmuş oldu. Öte yandan gözle görülemeyen birçok tayfı gözlemleyebilen gözlem aygıtlarının (radyo teleskop, x-ışını teleskopu, kızılötesi kameralar vb.) geliştirilmesi Hubble tarafından da saptanamamış birçok galaksinin keşfedilebilmesini sağladı. Böylece sakınma bölgesi (İng. zone of avoidance) denilen “Samanyolu kuşağı” yüzünden iyi görülemeyen gökyüzü bölgesindeki galaksiler da keşfedilebildi.

Tipleri ve biçimleri

Galaksiler Hubble düzeni olarak adlandırılan yaygın bir biçimsel sınıflandırmaya göre üç ana sınıfta sınıflandırılırlar: Eliptik, sarmal (spiral) ve düzensiz. Bu sınıflandırma tümüyle galaksilerin gözle görülen biçimlerine dayanır. Fakat bu sınıflandırma esas alındığında, etkin galaksilerdeki çekirdek etkinliği ya da starburst galaksilerinde önem taşıyan “yıldız doğum oranı” gibi, galaksilerin bazı önemli karakteristikleri göz ardı edilmiş olur. Bir galaksinin en yoğun kısmı çekirdeğidir. Gaz miktarı ve yıldız sayısı galaksinin merkezine doğru gittikçe artar

Eliptik galaksiler

Eliptik galaksiler görüş açısından bağımsız olarak, gerçekten elips biçimine sahip galaksilerdir. Hubble düzenine göre eliptik galaksiler daire biçimine yakınlıktan aşırı ovalliğe kadar uzanan bir yelpaze içinde kodlanır ya da adlandırılırlar. Bu yelpaze içinde daire biçimine en yakın eliptik galaksiler E0 olarak, en basık ya da en oval olanlar ise E7 olarak adlandırılır. Genellikle küçük yapılı, nispeten yıldızlararası maddesi fazla olmayan galaksilerdir.

Bu galaksilerde yeni yıldız doğum oranı çok düşüktür, yani yıldız doğumlarının durduğu veya en aza indiği galaksiler olarak düşünülebilirler; dolayısıyla açık kümelere çok az derecede sahiptirler. Bu galaksiler, ortak kütle çekim merkezini esas alan, rastgele sayılabilecek yörüngelerde dönen evrimleşmiş yaşlı yıldızların baskın (çoğunlukta) olduğu galaksilerdir. Bu bakımdan çok daha küçük olan küresel yıldız kümeleri ile bazı benzerlikler taşırlar. Buna karşılık en büyük galaksiler "dev eliptik galaksiler"dir. Dev eliptik galaksiler genellikle büyük galaksi kümelerinin çekirdekleri yakınında bulunurlar.

Sarmal galaksiler

Evrendeki galaksilerin büyük bir çoğunluğu sarmal galaksilerden oluşur. Nispeten yüksek düzeyde açısal hıza sahiptirler. Sarmal galaksiler, dönen bir yıldızlar diskinden, yıldızlararası ortamdan ve genellikle daha yaşlı yıldızlardan meydana gelmiş bir şişkinlikten oluşur. Etrafı teker adlı yıldızlar topluluğu tarafından sarılı bu karın ya da çekirdek kısmından dışarı doğru nispeten parlak kollar uzanır. Hubble düzeninde sarmal galaksiler S harfiyle kodlanır; bu S harfinin yanına galaksinin bazı özelliklerini belirtmek üzere küçük harfler (a, b, c) eklenir. Bu ek harfler kolların sıkılık ya da dallanmadaki dağınıklık derecesini ve merkezî karın ya da çekirdeğin boyut durumunu gösterir. Örneğin Sa sınıfındaki galaksilerde çekirdek büyüktür, kollar ise belirsizce yayılmıştır. Sc sınıfında ise çekirdek küçüktür ve açılmış kollar ise belirgindir.

Sarmal galaksiler adlarını yıldızların oluştuğu parlak kollarına borçuludurlar. Sarmal galaksilerde kollar, merkezden dışa doğru logaritmik spiral biçimine yakın bir spirallik göstererek açılırlar. Bu, yıldızlar kitlesinin tekbiçimli dönüşüyle oluşan sapmalardan kaynaklanan bir çalkantının varlığını gösterir. Yıldızlar gibi kollar da merkez çevresinde dönmekle birlikte, kollar sabit açısal hızla dönerler. Bu şu anlama gelir: Yıldızlar hareketleri sırasında bu kollara girip çıkarlar ve galaksi merkezine yakın yıldızlar ile kollardaki yıldızların hızları aynı değildir

Günümüzde galaksilerin sarmal kolları yoğunluk dalgası teorisi'yle maddenin geçici olarak artması veya sıkışması şeklinde yorumlanmaktadır. Yıldızlar bir kol vasıtasıyla yer değiştirirlerken her yıldız sisteminin uzay hızı daha yüksek yoğunluktaki maddelerin kütle çekim kuvvetiyle değişikliğe uğratılır. İşte, yolda art arda giden otoların yavaşlamasıyla oluşan harekete veya okyanustaki dalga hareketine benzetilen bu etki, galakside yoğunluk dalgalarını oluşturmaktadır.

Sarmal galaksilerin çoğunda, çekirdeği bir uçtan diğerine kateden, yıldızlardan oluşmuş çubuk biçiminde bir oluşum bulunur.Çubuklu sarmal galaksiler denilen bu sınıftaki galaksiler Hubble düzeninde, ardından kolların durumunu belirten bir küçük harfin (a, b, c) geldiği SB kodlamasıyla gösterilir. Çekirdekteki çubuğun çekirdekten dışarı doğru hareketlenen bir yoğunluk dalgası nedeniyle, bazen de bir başka galaksinin gelgit etkisi nedeniyle meydana gelen geçici bir oluşum olduğu düşünülmektedir. İçinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisi da bir çubuklu sarmal galaksidir; yaklaşık 30 kilo parsek yarıçapında ve bir kilo parsek kalınlıktadır. Yaklaşık 200 milyar yıldız içermekte olup kütlesi Güneş’inkinin yaklaşık 600 milyar mislidir. Samanyolu Galaksisi 4 kısımda ele alınır: Karın, ince teker, kalın teker, hale. Disk çapı yaklaşık olarak yüz bin ışık yılıdır. İçerdiği 200 milyar yıldızın büyük çoğunluğu, diskin merkezinde toplanmıştır

Diğer biçimler

 “Tuhaf galaksiler” diğer galaksilerle gelgit etkileşimlerinden kaynaklanan alışılmamış özellikler gösteren galaksilerdir. Çıplak bir çekirdek ile çekirdeği çevreleyen, yıldızlardan oluşmuş bir halka ve yıldızlararası ortamdan oluşan “halkalı galaksi” buna bir örnek olarak gösterilebilir. Halkalı galaksinin bir sarmal galaksinin çekirdeğinden küçük bir galaksinin geçmesi halinde oluştuğu düşünülmektedir. Andromeda Galaksisi’nin başından da böyle bir olay geçmiş olması muhtemeldir; çünkü kızılötesi ışın tekniği yardımıyla bu galaksinin çok halkalı bir yapılanma gösterdiği saptanmıştır.

Bir “merceksi galaksi” (İng. lenticular galaxy) eliptik galaksi ile sarmal galaksi arasında kalan bir biçimde olup her iki galaksi sınıfının özelliklerine de sahiptir. Bu sınıftakiler Hubble düzeninde S0 olarak kodlanırlar. Belirsiz spiral kolları olmasının yanı sıra yıldızlardan oluşan eliptik bir halesi vardır. Çubuklu merceksi galaksiler ise Hubble düzeninde SB0 olarak kodlanır. Bütün bu sınıflardan başka, eliptik ve spiral bir biçim altında sınıflandırılması pek mümkün olmayan bazı galaksiler daha bulunmaktadır ki, bunlar düzensiz galaksi olarak adlandırılır ve Irr I ya da Irr II olarak kodlandırılırlar. Bunlardan Irr I olarak kodlananlar düşük düzeyde bir yapılanma gösterirlerse de bu yapının biçimi biçimsel galaksi sınıflarından herhangi birine uymaz. Irr II olarak kodlanan galaksiler ise biçimsel galaksi sınıflarını andıran hiçbir yapı izi göstermezler. Düzensiz galaksilerin geçmişte birer sarmal veya eliptik galaksi oldukları, fakat sonraları kütle çekimsel kuvvetlerin etkisi altında düzensiz hale geldikleri düşünülmektedir. Düzensiz cüce galaksilerin yakın örneklerine Macellan Bulutları'nda rastlanır.

Cüce galaksiler

Geniş eliptik ve sarmal galaksilerin ününe karşılık evrendeki galaksilerin çoğunun cüce galaksiler oldukları görülmektedir. Bu mini galaksiler Samanyolu Galaksisi’nin % 1’i kadar olup yalnızca birkaç milyon yıldız içerirler. Kısa zaman önce yalnızca 100 parsek genişliğindeki “aşırı yoğun galaksi”ler keşfedilmiştir. Cüce galaksilerin çoğu daha büyük bir galaksinin uydusu durumundadır. Samanyolu Galaksisi’nin bilinen böyle 12 kadar “uydu galaksi”si olup, keşfedilmeyi bekleyen 300–500 “uydu galaksi”si daha olduğu tahmin edilmektedir. Cüce galaksiler eliptik, sarmal ya da düzensiz galaksi sınıflarında sınıflandırılabilirler. Fakat "eliptik cüce galaksiler" büyük eliptik galaksilere pek fazla benzemediklerinden “cüce küresel galaksiler” (İng. dwarf spheroidal galaxy) olarak adlandırılırlar. Kısa zaman önce keşfedilen iki cüce galaksinin her birinin kütlesinin 10 milyon güneş kütlesi kadar olduğunun saptanması galaksilerin büyük kısmının karanlık maddeden oluştuğu varsayımını desteklemektedir.

Oluşma ve evrim

Oluşma

Evrenin hâlihazırdaki erken modelleri Big Bang kuramına dayanmaktadır. Big Bang olayının başlangıcından 300.000 yıl sonra hidrojen ve helyum atomları rekombinasyon denilen bir olayla oluşmaya başladılar. Bu dönemde hemen hemen tüm hidrojen nötrdü (iyonize olmamış), ışığı kolaylıkla soğurabilir haldeydi ve yıldızlar henüz oluşmamışlardı. Dolayısıyla bu döneme Karanlık Çağlar adı verilir. Yoğunluk kararsızlıklarının (ya da anizotropik düzensizliklerinin) olduğu bu ilk maddede büyük yapılar belirmeye başladılar. Baryonik madde kütleleri karanlık maddenin soğuk halelerinde yoğunlaşmaya başladılar. Bu ilk yapılar sonradan, günümüzde gördüğümüz galaksiler haline geleceklerdi.

Galaksilerin bu erken durumuna ilişkin kanıt 2006’da IOK-1 galaksisinin keşfedilmesiyle elde edildi. Bu galaksi 6.96 gibi olağan-dışı yüksek bir kırmızıya kayma içerisindeydi ki, bu da Büyük Patlama başlangıcından 750 milyon yıl sonra meydana geldiğini gösteriyor ve şimdiye dek gözlemlenenler içinde en uzak ve en eski galaksi olduğunu ortaya koyuyordu. Her ne kadar bazı bilim insanları Abell 1835 IR1916 gibi başka gök cisimlerinin IOK-1’den daha yüksek bir kırmızıya kayma içerisinde olduğunu ileri sürmüşlerse de, şimdilik genel kabul, yaşı ve bileşimi bakımından IOK-1’e öncelik vermektedir. Böyle öngalaksiların (protogalaksi) varlığı, bunların Karanlık Çağlar denilen dönemde oluşmuş olabilecekleri fikrini akla getirmektedir.

Bu tür erken galaksi oluşumlarının ortaya çıkış süreci astronomide henüz tartışmaya açık temel meselelerden birini oluşturmaktadır. Bu konuya ilişkin teoriler iki kategoride ele alınabilir:

• “Yukarıdan aşağı teorileri”ne göre, Öngalaksiler yaklaşık yüz milyon yıl süren büyük ölçekli ve eşzamanlı bir çökmeyle oluşmuşlardır. Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla ELS (Eggen–Lynden-Bell–Sandage) modeli olarak bilinir.

• “Aşağıdan yukarı teorileri”ne göre, önce küresel yıldız kümesi gibi küçük yapılar oluşmuş, bu küçük yapılar da birleşerek galaksileri meydana getirmişlerdir. Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla SZ (Searle-Zinn) modeli olarak bilinir.

Bu teoriler artık büyük karanlık madde halelerinin muhtemel varlığını da hesaba katarak yeniden düzenlenmek durumundadır. Öngalaksiler oluşmaya ve büzülmeye başladıktan sonra, bunlarda ilk hale yıldızları (Popülâsyon III yıldızları, III. kuşak yıldızlar) ortaya çıkmışlardır. Bu yıldızlar tümüyle hidrojen ve helyumdan meydana gelmiş büyük yıldızlardı. Bu iri yıldızlar yakıt rezervlerini hızla tüketip süpernovalar haline geldiler ve yıldızlararası ortama ağır elementler saldılar. Bu “ilk kuşak yıldızları” çevredeki nötr hidrojeni iyonize ederek, uzayda ışığın yolculuk etmesine olanak veren oluşumlar yarattılar.

Evrim

Bir galaksinin oluşmasını sağlayıcı anahtar yapılar, Big Bang'ın başlangıcına kıyasla, bir milyar yıl içinde ortaya çıkmışlardır. Bunlar küresel yıldız kümeleri, dev kara delikler ve II. kuşak (yaşlı) yıldızlarından oluşan galaktik “karın”dır. Öyle görünüyor ki, dev kara delikler, galaksilerin büyümelerinin düzenlenmesinde anahtar bir rol oynamışlardır. Bu erken dönemde galaksiler büyük ölçüde yıldız doğumları yaşamışlardır.

Sonraki iki milyar yıl sırasında, biriken madde galaktik disk içine yerleşmiştir. Bir galaksi, yaşamı boyunca, kendine yüksek hız bulutları ve cüce galaksilerden çektiği maddeleri katar.  Bu maddeler çoğunlukla hidrojen ve helyumdur. Yıldızların doğum-ölüm çevrimi, yavaş yavaş ağır elementlerin salınmasını artırır ki, bu, sonradan gezegenlerin oluşmasına imkân sağlayacaktır.

Çarpışmalarının ve kütleçekimsel etkileşimlerinin galaksilerin evrimi üzerinde hatırı sayılır bir etkisi vardır. Erken dönemde galaksi birleşmeleri daha yaygındı ve galaksilerin çoğu, biçimleri bakımından “tuhaf galaksiler” (İng. peculiar galaxy) sınıfındaydılar. Yıldızlar arasındaki uzaklık yeterince büyük olduğundan, çarpışan galaksilerdeki yıldızlar bu çarpışmadan etkilenmezler, yani galaksilerin kendileri gibi değişikliğe uğramazlar. Bununla birlikte, spiral kolları oluşturan gaz ve tozun kütleçekim etkisiyle sıyrılması, “gelgit kuyruğu” denilen bir yıldız zincirinin meydana gelmesine neden olur. Bu tür oluşumların örnekleri NGC 4676 ve Antenler Galaksisi adıyla bilinen çarpışan galaksilerde görülebilir.

Bu tür bir etkileşimin bir örneği de Samanyolu Galaksisi ile komşusu Andromeda Galaksisi’dır. Her iki galaksi birbirlerine 130 km/s hızla yaklaşmaktadır ve hızlarını etkileyen yan hareketler göz ardı edilirse, yaklaşık 5-6 milyar yıl sonra çarpışacaklardır. Samanyolu Galaksisi daha önce hiç bu kadar büyük bir galaksi ile çarpışmamış olsa da, daha önce cüce galaksiler ile çarpışmış olduğuna ilişkin kanıtlar artmaktadır. Böyle büyük ölçekli çarpışmalar nadirdir ve zaman geçtikçe böyle iki denk galaksinin birleşmesi daha nadir hale gelmektedir. Parlak galaksilerin çoğu ömürlerinin son milyar yıllarında böyle kökten bir değişikliğe uğramazlar.

Gelecek

İlkel yıldızın çökmesiyle meydana gelen yıldızlar, evrimleri boyunca kütlelerinin büyük bir kısmını yıldızlararası ortama atarak beyaz cüce, nötron yıldızı veya bir kara delik olarak evrimlerine son verirler. Günümüzde yıldız doğumlarının çoğu serin gazın pek tükenmemiş olduğu küçük galaksilerde meydana gelmektedir. Samanyolu Galaksisi gibi sarmal galaksiler, spiral kollarındaki yıldızlararası yoğun hidrojen moleküler bulutlarına sahip oldukları sürece yalnızca yeni kuşak yıldızlar üretirler. Bu gazdan artık yoksun olduklarından eliptik galaksiler ise yeni yıldızlar üretemezler. Mevcut hidrojen rezervleri yıldızlarca tüketilip ağır elementlere dönüştürüldüğünde yeni yıldız doğumları meydana gelemez.  Yıldızları yaşlandıkça galaksinin parlaklığı da giderek azalır.

İçinde bulunduğumuz yıldız oluşum çağının yüz milyar yıl süreceği tahmin edilmektedir. Kızıl cüceler gibi çok daha küçük ve giderek soluklaşan yaşlı yıldızların olacağı sonraki yıldız çağının 10–100 trilyon yıl süreceği düşünülmektedir. Bu “yıldız çağı”nın sonunda galaksiler şu sıkışık cisimlerden ibaret olacaklardır: Kahverengi cüceler, beyaz cüceler (soğumuş kara cüceler), nötron yıldızları ve kara delikler. Ardından kütleçekimsel gevşemenin sonucu olarak tüm yıldızlar kara deliklere düşecekler ya da çarpışmalar sonucunda galaksiler arası uzaya fırlatılacaklardır.