星系是如何演化的
上世纪 20 年代，天文学家们经过多年的探索后终于确认：他们在望远镜中看到的云雾状斑块，绝大多数是同我们银河系一样，由众多恒星组成的庞大天体系统，这类天体系统统称为星系，是构成可观测宇宙的基本成员。
根据哈勃空间望远镜拍摄的深空照片，可观测到的星系估计有 500 亿以上，而这如此众多的星系却可以分为椭圆星系、漩涡星系和不规则星系三大类以及若干次型，称为哈勃序列。起初，人们曾把哈勃分类序列看作是演化序列。但是，星系演化的途径究竟是从椭圆星系到漩涡星系再到不规则星系，还是相反，即从不规则星系到漩涡星系再到椭圆星系，这个问题却争论了几十年之久。一种意见主张，星系形成之初是形态最简单的球状气团，由于自转逐渐变化，同时发生收缩，密度增大，气体凝聚为恒星，扁平部分形成漩涡，漩涡逐渐松卷以至消失。换句话说，星系是从椭圆星系经过漩涡星系最后演化成的不规则星系。40 年代以后人们发现椭圆星系气体成分很少，于是又有人主张星系的演化是从不规则星系到漩涡星系，最后到椭圆星系。但这种观点也遇到了困难。到 60 年代，人们积累了构成星系各类恒星和气体成分的丰富观测资料，特别是恒星内部结构演化理论和恒星大气理论趋于成熟，为 70 年代以后建立星系演化的现代图景准备了条件。
如果暂时不考虑本性还不清楚的暗物质成分，星系可以看作是由恒星和气体这两种动力学性质不同的成分构成的复杂系统。气体是一个耗散系统，而恒星则类似于绝热系统。不过这两个子系统并不彼此独立。部分气体将凝聚形成恒星，而恒星在演化过程中将通过星风和超新星爆发把一部分气体放回星际介质中去。一个原始气体云演化为椭圆星系还是漩涡星系似乎是由其初始条件决定的。不过星系在宇宙中的分布并不是完全孤立的，它们往往有成对成群成团的倾向。星系之间的相互作用对其演化过程有着不可忽略的影响。在星系密度较高的过去，星系之间发生碰撞、合并的概率比目前高得多。除了由动力学原因造成星系形态的变化外，星系中恒星的形成和演化过程是决定星系化学成分、星气比例、光度、颜色等物理量随时间演化的主要因素。一般来说，大质量恒星比小质量恒星演化快得多。因此，不同质量恒星的比例是控制星系化学演化的最重要因素之一。为了研究一个星系的化学演化史，我们需要知道恒星在形成时按质量的分布，星际气体转化为恒星的速率，不同质量恒星的核合成能力和永不返回星际介质的质量比例。不过，如何从理论上将这些重要参数导出，仍是一个难题。
研究星系演化的困难之处还在于，人的寿命（约 100 年），同星系的寿命（约 100 亿年）相比实在太短，决不可能跟踪个别星系的演化历程。幸而由于光速的有限性，我们可以根据星系的距离判断其年龄。为了看到真正年轻的星系，人们建造了口径 2.4 米的哈勃太空望远镜和一批口径达 10 米级的地面望远镜，积累了遥远星系大样本的形态、测光和分光资料，为直接研究星系的演化过程提供了前所未有的宝贵信息。
现在，星系团成为研究星系演化的首选目标。目前已知的高红移天体绝大多数是类体，这类星体的各种性质例如空间密度、光度函数等有着明显的宇宙学演化，它们与近宇宙的普遍星系是否存在演化上的关联仍是一个令人深思的不解之谜。
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