作者：石兰（抄袭必究）
当我们在夜幕降临之后仰望头顶的这片天空时，偶尔能够直接看到像许多像星星一样的闪耀光点，但它们实际上往往是数百万级以上的恒星、尘埃和暗物质等所构成的星系。或许你有所不知，在20世纪初的时候，天文科学家们曾普遍的认为：我们的银河系可以和宇宙划上等号。直到后来的造父变星在已知银河系的跨度之外被发现，人类才认识到宇宙中存在的星系远不止银河系一个，至少在我们可观测的宇宙范围内，星系的数量就超过了1000亿个。而在这些星系之间，存在着诸多的相互作用和合并事件，在这些星系的形成过程中到底经历了哪些阶段，为何科学家们很少会发现孤立存在的星系？
尽管科学家们对星系的形成尚未完全了解，但我们目前至少可以确定其中所涉及到的三个关键过程。首先，星系的形成始于原始崩塌，比如，早期宇宙中个别气体云的崩塌；其次，星系会经过等级聚类，即很多较小的星星会通过合并的方式形成更大的星系类型，只是合并的频率会随着宇宙的衰老而呈现出下降的趋势。简而言之，这样的合并在宇宙的过去会更加普遍的存在，比如，我们的银河系至少发生过两次较小的合并；然后，星系开始了一系列复杂的进化，这是一个相对缓慢而稳定的进化过程，包含了内部过程引起的进化，以及它和环境之间的长期相互作用所引起的进化。
当然，对于特定的某个星系而言，这三个过程在它的形成中所做出的贡献不尽相同，而每个过程的涉及程度主要取决于该星系的哈勃类型。比如，像椭圆型和S0型的早期型星系，通常都被认为形成于宇宙 历史 的早期，是一种主要由原始崩溃所导致的形成类型，即使目前已知的合并也在它的进化中起到一定的作用。而像螺旋和不规则的晚型星系，却显示了很多恒星正在形成的证据，尤其是在螺旋星系盘中，尤为明显的表明了后期进化过程发挥了关键性作用。科学家们在讨论星系类型的时候，经常会广泛的将它们分为早期和晚期两种类型，虽然我们对星系形成所涉及的主要过程进行了确定，但仍需要了解这些过程对每种星系类型的重要程度。
当一个星系受到另一个星系的影响，星系的形态便可能会因为这样的干扰而发生彻底性的改变，往往还会引发新恒星形成的爆发。并且，星系之间的这种相互作用在宇宙中广泛存在，并在很大程度上决定了星系的演变走向，与此同时，它们本身总是被嵌入到群集的较大聚合体之中。在所有相互作用的表现中，“飞越”当属最为常见的方式，会涉及到多个星系之间接近后，引力场对其他星系引力场所带来的影响，像经线和条纹这样的新结构，往往都是因为这些高速碰撞所导致。比如，我们所熟知的Messier 81星系团，就是一个具有多重互动的壮观例子，在其光学和无线电图像中，气体的潮汐尾部清晰可见。
在星系的相互作用方式中，还有一种可以从根本上改变星系预先存在形式的合并事件，比如，正在进行主要合并的触角星系（或天线星系），这是一个质量大致相当的两个星系之间的合并事件。它们的引力相互作用抛出了两条巨大的潮汐尾，并产生了许多新的星团，科学家们通过Toomre序列对其进行可视化，并跟踪合并期间它们所发生的形态变化。当然，并不是所有合并事件中涉及到的星系质量都类似，相对而言，那些小的合并（两个星系之间存在质量上的较大悬殊）会在宇宙中更为常见。
而我们的银河系，现阶段也正在与Canis Major矮星系进行一些较小规模的合并，这些星系都会在银河系的作用力下被粉碎和吸收。在我们宇宙的现阶段，相互作用看上去似乎特别常见，但通过科学家们长时间以来的观测结果和遥远的宇宙模型来看，都充分体现了在过去的宇宙中相互作用的存在更为普遍。比如，哈勃超深场所显示的六个区域，就包含了大量发生相互作用的星系，而在大爆炸以后的这130亿年时间里，每一个星系在很大概率上都至少经历过一次与其他星系的相互作用。尽管，相互作用对星系的形成和演化达到了怎样的驱动程度，科学家们还在进行详细的研究，但在星系的发展过程中，它一定扮演着非常重要的角色。
科学家们所发现的星系很少是孤立存在的，因为宇宙中的大部分星系，都是其群集中较大“自引力”集合的一部分，其中较小规模的集群被称为星系群，而那些数量达到数百、乃至数千个星系的群集则被称为星系团。单个星系的生长，也同样伴随着群集的增长，而大多数星系团的中心，同时也存在着明亮的椭圆星系。科学家们通过星系团光学图像中的“空间”来分隔每个星系，而通过X射线图像可以看出，这些空间实际上是星系团的群内介质，充斥着温度1到1亿开尔文的热X射线发射气体。由于没有足够的发光材料来保持这样的高温物体，因此，在这些星系群集中，还包含着比群集中所有星系更多的重子物质，简而言之，这些族内介质的继续存在，表明了星系团内部含有大量暗物质。
与此同时，星系群集的结构变化较大，它们中的一些可能是一个松散群，星系之间的分割距离达到了星系本身大小的许多倍以上；同时，它们中的另外一部分则可能是一个相当紧凑的群体，星系之间的分隔距离与星系的大小相当。而这星系团的运动特征，科学家们往往是从整个集群的视向运动，以及集群内成员星系间的随机运动这两个方面来认识，当距离越远的时候，视向速度越大。比如，较近的室女星系团，其视向速度为每秒1180公里。而群集中不同星系间的相对运动，科学家们是通过速度弥散度来表示，速度弥散度的值会随着星系团范围的扩大与星系数量的增加，而变得越来越大。较大星系团的速度弥散度可以达到每秒2000公里，而较小星系团的速度弥散度则一般处于每秒250到500公里。通过该值的测量，科学家们可以估算出各星系的质量，并追踪到星系团内部的运动和星系团的稳定性问题。