ดาราจักรอันตรกิริยา

ดาราจักรต่าง ๆ ภายในกระจุกดาราจักร โดยเฉลี่ยอยู่ห่างกันเกินกว่าหนึ่งอันดับของขนาด (order of magnitude) เพียงเล็กน้อย เมื่อวัดจากเส้นผ่านศูนย์กลางของมัน ด้วยเหตุนี้จึงเกิดอันตรกิริยาระหว่างดาราจักรเหล่านี้อยู่เนือง ๆ และมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อวิวัฒนาการของดาราจักร ดาราจักรที่อยู่ใกล้กันมากจะมีอันตรกิริยาระหว่างกันจนทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของรูปร่างอันเนื่องมาจากแรงน้ำขึ้นลง (tide) และอาจมีการแลกเปลี่ยนแก๊สกับฝุ่นระหว่างกันด้วย[47][48]

การชนกันระหว่างดาราจักรเกิดขึ้นเมื่อดาราจักรสองดาราจักรเคลื่อนตัดผ่านกันและกัน และมีโมเมนตัมสัมพัทธ์มากพอที่มันจะไม่รวมตัวเข้าด้วยกัน โดยทั่วไป ดาวฤกษ์ในดาราจักรที่กำลังชนกันจะเคลื่อนผ่านทะลุไปได้โดยไม่เกิดการชนกับดาวดวงอื่น อย่างไรก็ดี แก๊สและฝุ่นในดาราจักรทั้งสองจะมีอันตรกิริยาต่อกัน สสารระหว่างดาวจะถูกรบกวนและบีบอัด ทำให้เกิดการก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ในจำนวนมหาศาล การชนกันระหว่างดาราจักรทำให้รูปร่างของดาราจักรใดดาราจักรหนึ่งหรือทั้งสองบิดเบี้ยว และอาจทำให้เกิดโครงสร้างรูปคาน วงแหวน หรือคล้ายหางก็ได้[47][48]

กรณีสุดโต่งของอันตรกิริยาระหว่างดาราจักรคือการรวมตัวเข้าด้วยกัน ในกรณีนี้ โมเมนตัมสัมพัทธ์ของดาราจักรทั้งสองมีไม่มากพอที่จะเคลื่อนผ่านกันไปได้ มันจะค่อย ๆ รวมตัวเข้าด้วยกันกลายเป็นดาราจักรใหม่ที่มีขนาดใหญ่กว่าเดิม การรวมตัวกันสามารถทำให้สัณฐานของดาราจักรใหม่แตกต่างไปจากเดิม หากดาราจักรหนึ่งมีมวลมากกว่า จะเกิดผลลัพธ์ที่เรียกว่าการกลืน (cannibalism) ดาราจักรที่ใหญ่กว่าแทบไม่ได้รับผลกระทบใด ๆ ส่วนดาราจักรที่เล็กกว่าจะแตกเป็นเสี่ยง ๆ ดาราจักรทางช้างเผือกกำลังอยู่ในกระบวนการนี้เช่นกัน โดยที่มันกำลังกลืนดาราจักรรีแคระคนยิงธนูกับดาราจักรแคระหมาใหญ่[47][48]

ดาวกระจาย

ดาวฤกษ์ก่อกำเนิดขึ้นในดาราจักรได้โดยการจับกลุ่มกันของแก๊สเย็นที่รวมตัวเป็นเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ บางดาราจักรมีการก่อเกิดดาวฤกษ์ใหม่ในอัตราสูงมากที่เรียกว่า "ดาวกระจาย (starburst)" หากมันยังคงสภาพเช่นนั้น มันจะใช้แก๊สที่มีอยู่หมดไปภายในเวลาน้อยกว่าช่วงชีวิตของดาราจักร ดังนั้นช่วงที่เกิดดาวกระจายจึงมักใช้เวลานานเพียงประมาณสิบล้านปี ซึ่งนับว่าสั้นมากเมื่อเทียบกับอายุของดาราจักร ดาราจักรชนิดดาวกระจายสามารถพบได้เป็นปกติในยุคแรก ๆ ของเอกภพ[49] ปัจจุบันยังคงมีสภาวะดังกล่าวอยู่ คิดเป็นสัดส่วนราว 15% ของอัตราการผลิตดาวทั้งหมด[50]

ดาราจักรชนิดดาวกระจายประกอบไปด้วยฝุ่นแก๊สที่รวมกันอยู่หนาแน่น เกิดดาวฤกษ์ใหม่จำนวนมาก รวมไปถึงดาวฤกษ์มวลสูงที่ทำให้เมฆหมอกของแก๊สที่อยู่โดยรอบแตกตัวเป็นไอออนจนก่อตัวเป็นบริเวณเอช 2 (H II region)[51] ดาวฤกษ์มวลสูงเหล่านี้ยังอาจระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ทำให้เกิดซากซูเปอร์โนวาที่แผ่ขยายออกไปจนทำอันตรกิริยาต่อแก๊สรอบ ๆ การก่อเกิดดาวเช่นนี้จุดชนวนทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ มีการก่อกำเนิดดาวใหม่จำนวนมากทั่วไปหมดทั้งกลุ่มแก๊ส เมื่อแก๊สถูกนำไปใช้หรือกระจายออกไปจนเกือบหมด การก่อเกิดดาวจึงยุติลง[49]

ปรากฏการณ์ดาวกระจายมักเกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันหรืออันตรกิริยาระหว่างดาราจักร M82 เป็นตัวอย่างต้นแบบของปรากฏการณ์นี้ ซึ่งมันได้เคลื่อนเข้าใกล้ดาราจักร M81 ที่มีขนาดใหญ่กว่า เรามักพบบริเวณที่มีการก่อเกิดดาวใหม่ในดาราจักรไร้รูปแบบอีกด้วย[52]

นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์

ดาราจักรจำนวนหนึ่งที่สังเกตพบ ได้รับการจำแนกเป็นดาราจักรกัมมันต์ กล่าวคือ ส่วนใหญ่ของพลังงานที่ปล่อยออกมาทั้งหมด มีกำเนิดมาจากแหล่งพลังงานอื่นนอกเหนือจากดาวฤกษ์ ฝุ่น และสสารระหว่างดาว

รูปแบบมาตรฐานของนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์คือการมีจานพอกพูนมวลรอบหลุมดำมวลยวดยิ่ง (supermassive black hole : SMBH) ที่แกนกลางของดาราจักร การแผ่รังสีจากนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์เป็นผลจากพลังงานโน้มถ่วงของสสารในจานขณะตกลงไปในหลุมดำ[53] ประมาณ 10% ของวัตถุเหล่านี้ มีลำพลังงานสองลำซึ่งปลดปล่อยอนุภาคออกจากแกนกลางในทิศทางตรงข้ามกันด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสง กลไกที่ทำให้เกิดลำพลังงานนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก[54]

ดาราจักรกัมมันต์ที่แผ่รังสีพลังงานสูงในรูปของรังสีเอกซ์ ได้รับการจำแนกเป็นดาราจักรซีย์เฟิร์ต (Seyfert galaxy) หรือเควซาร์ (quasar) ขึ้นอยู่กับสภาพส่องสว่าง ส่วนเบลซาร์ (blazar) เชื่อว่าเป็นดาราจักรกัมมันต์ที่มีลำพลังงานชี้มายังโลก ดาราจักรวิทยุจะแผ่คลื่นวิทยุออกมาพร้อมกับลำพลังงาน แบบจำลองหนึ่งเดียวของดาราจักรกัมมันต์เหล่านี้แสดงถึงความแตกต่างอันเนื่องมาจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์[54]

สิ่งที่อาจเกี่ยวข้องกับนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ (รวมไปถึงดาวกระจาย) คือ ไลเนอร์ (low-ionization nuclear emission-line regions : LINERs) แสงที่เปล่งออกมาจากดาราจักรประเภทนี้ ส่วนใหญ่เป็นธาตุที่แตกตัวเป็นไอออนในระดับต่ำ[55] ประมาณหนึ่งในสามของดาราจักรที่อยู่ใกล้เรามีไลเนอร์ในนิวเคลียส[53][55][56]