Галактики своим мощным полем тяготения выстраивают огромные массы вещества и определяют порядок движения в охватываемой ими части Метагалактики. Галактики отличаются колоссальным разнообразием форм, размеров, движения. Они так же разнообразны, как «населяющие» их звёзды. Ядра галактик могут рассматриваться как мобилизационные структуры, связывающие периферийную материю и определяющие движение в пределах данной галактики. В галактиках правильной формы мобилизуемая периферия имеет сферическое строение, образующееся либо в виде огромных спиральных ветвей («рукавов»), либо в виде эллиптических дисков. Здесь находятся наиболее яркие и горячие звёзды и массивные газовые облака.
Спиральные галактики, как правило, представляют собой системы, состоящие из двух чётко выраженных подсистем – ядра и спиральных «рукавов». В ядрах наблюдается большое множество звёзд, находящихся в весьма тесном скоплении. Вращение ядра втягивает за собой закручивающиеся вокруг него по спирали ветви. Ядро обладает весьма ярким свечением, поскольку светящаяся материя в нём упакована весьма плотно, тогда как в «рукавах» эта материя хаотически разбросана и оставляет впечатление вихря или смерча, втягиваемого в находящуюся в ядре воронку.
Эллиптические галактики во многом сходны со спиральными, но у них имеются лишь сравнительно очень небольшие «рукава». Это происходит потому, что они не имеют крупных запасов межзвёздного газа, который тянулся бы длинными шлейфами за полем тяготения ядра и из которого могли бы рождаться в большом количестве новые звёзды. Считается, что эллиптические галактики являются самыми старыми, поскольку они утратили, по-видимому, бывшие у них ранее «рукава», и светящаяся материя у них имеет красноватый оттенок, что свидетельствует о значительном выгорании ядерного топлива. О старости и слабости мобилизационных процессов, способных поддерживать надлежащий порядок говорят также сравнительно низкие скорости вращения, составляющие не более 100 км в секунду, что по космическим меркам очень мало. В результате невысоких мобилизационных усилий в таких галактиках происходят хаотические перемещения звёзд по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.
Галактики «неправильной» формы ещё более хаотичны, что отражается и в их форме, и в происходящем в них движении. Причиной этого хаоса является отсутствие чётко выраженных ядер. Такие галактики имеют, как правило, сравнительно небольшие размеры, незначительную массу и поле тяготения.
Выделенная Хабблом типология галактик, как и всякая, классификация, не охватывает многих существенных особенностей колоссального разнообразия их структур. Ведь только в доступном наблюдению космосе их количество оценивается в сотни миллиардов. Сколько же их остаётся за горизонтом наблюдения, мы не знаем.
Наряду с организацией движения мобилизационная роль ядер галактик заключается в непрерывном истечении водорода, газа, являющегося одним из важнейших строительных материалов «космической инженерии». Атом водорода, состоящий из одного протона в ядре и одного электронного облачка на орбите, может рассматриваться как простейший «кирпичик», из которого выстраиваются более сложные атомы в ядерных реакциях, протекающих в плазменных горнилах звёзд.
Ядра галактик активны по отношению к периферии. Эта активность может выражаться в непрерывном истечении потоков различных веществ, в выбросах колоссальных облаков газа, которые по своей массе превосходят миллионы солнечных масс, в выстреливании газовых сгустков, в нетепловых излучениях из околоядерных пространств. Приблизительно 1 % от общего числа ядер галактик составляют так называемые активные галактические ядра, которые отличаются не просто активностью, а сверхактивностью и представляют собой самые мощные энергетические источники в Метагалактике на данном этапе её эволюции. Они отличаются особо крупными выбросами гигантских газовых облаков и горячей плазмы. Их светимость может в десятки тысяч миллиардов раз превосходить светимость обычных ядер галактик, в том числе и нашей. Они излучают чрезвычайно мощные потоки электромагнитных волн в самом широком диапазоне, включая радиоизлучения, гамма-частицы, инфракрасные и ультрафиолетовые излучения. Существуют и радиогалактики, излучение которых в радиодиапазоне гораздо мощнее, чем в видимом (например – Лебедь А.)
В 1943 г. американский астроном К. Сейферт обнаружил 12 галактик с особо активными ядрами, получивших название галактик Сейферта. В настоящее время их известно около 100. В 1963 г. советский астроном Б. Маркарян идентифицировал около 600 галактик со сверхактивными ядрами и мощным ультрафиолетовым излучением. Они носят имя своего первооткрывателя – галактики Маркаряна.
Открытие в 1963 г. голландским астрофизиком М. Шмидтом квазаров показало, что в Метагалактике существуют источники излучения, похожие на звёзды, которые по энергетическим выбросам сравнимы с самыми активными ядрами галактик. Их так и назвали квазарами, т. е. квази-звёздными источниками излучения, почти-звёздами. В настоящее время идентифицировано астрономами уже более тысячи квазаров. По современным представлениям, квазары являются сверхактивными ядрами далёких от нас галактик или становятся ими в перспективе. В центре квазаров, как и в центрах ядер многих галактик, могут находиться чрезвычайно массивные чёрные дыры.
Во всех случаях ядра галактик являются главными источниками энергии, обеспечивающей разнообразные эволюционные процессы. Ядра составляют первичные образования, вокруг которых группируется масса галактик. В ядрах сосредоточены самые старые звёзды, периферию же населяют звёзды молодого или среднего возраста. Звёзды и другие вещественно-энергетические образования галактик движутся по достаточно сложным траекториям, обусловленным вращением галактик вокруг осей, образованных тяготением ядер, воздействием полей тяготения других звёзд и других форм вещества, участием всех элементов галактической системы в расширении Метагалактики и т. д. При этом в ядрах галактик сосредоточено всего коло 10 % их массы, а то и меньше. По-видимому, притяжение ядер и целостность галактик обеспечивается за счёт огромной массы скрытой от наблюдения материи.
Еще в 1944 г. американский астроном немецкого происхождения В. Бааде предложил модель соотношения и взаимодействия различных частей спиральных галактик. Он ввёл термин «звёздное население», проводя тем самым аналогию между астрономическим исследованием и исследованиями в сфере социологии и демографии. «Звёздному населению» сгущений спиральных галактик, образующих диски, включая сюда и ядра галактик, он присвоил название «диско», а относительно разреженную периферию, окружающую галактики огромной сферической «оболочкой», назвал «гало».
Население диско «проживает» главным образом в рассеянных звёздных системах, тогда как население гало – в шаровых скоплениях звёзд. Гало представляет собой, по существу, пустынную галактическую окраину, где редкие «поселения» перемежаются с колоссальными шаровыми скоплениями, возникающими вследствие стягивания вещества гравитацией и включающие миллионы звёзд.
Гравитационное поле галактик препятствует переходу «населения диско» в «население гало», и наоборот. Возникает, таким образом, чёткое подразделение населения галактик на «жителей центра» и «жителей окраин». Затруднения для проникновения «населения гало» в «население диско» связано с тем, что звёзды, входящие в гало, содержат значительно больше тяжёлых и меньше лёгких химических элементов. Чтобы попасть в диско звёздам гало необходимо существенно изменить свой химический состав. По-иному происходит движение газовых облаков в межзвёздной среде. Они свободно переходят из гало в диско и обратно, изменяя при этом лишь свою температуру. Такой обмен веществом позволяет и обновлять «звёздное население», поскольку в гигантских газовых облаках интенсивно протекают процессы звёздообразования. Гало вращается медленнее диско, оно как бы перемешивается ими. При этом около 70 % звёзд образуется в спиральных рукавах и только около 10 % в гало. Шаровые скопления гало населены очень старыми звёздами, возраст которых исчисляется миллиардами лет. Данная модель взаимодействия «звёздного населения» до сих пор сохраняет свои позиции в объяснении эволюционного значения дисков и окраины галактик, порядка движения и образования звёзд, в том числе и в нашей Галактике.
Структура галактик, обеспечивающая упорядочивающее воздействие ядер на периферию и движение периферии, регулируемое гравитационными ядерными воздействиями и истечениями, предполагает экспансию галактической организации во внешнюю среду, захват крупными галактиками меньших по массе галактик, превращение последних в спутники либо даже полное растворение малых галактик в материи галактик-гигантов. Мелкие галактики, обречённые на «съедение» и поглощение крупными, иногда в шутку называют галактиками-миссионерами (поскольку, некоторые дикие племена Африки, в обычаи которых входил каннибализм, иногда пожирали миссионеров из европейских стран, пытавшихся проповедовать среди них христианскую веру).
Современные представления о возникновении и эволюции галактик находятся в тесной связи с представлениями о происхождении и эволюции Метагалактики. Начало формированию галактик было положено в процессе структурирования Метагалактики на основе флуктуаций и сгущений ранее однородного и разреженного вещества. Механизм таких сгущений и уплотнений запустило гравитационное взаимодействие, противостоявшее расширению Метагалактики в целом. Расчёты, проведенные в 50-х годах XX века, показали, что достаточно значительные по массе уплотнения вещества вначале должны отставать от расширения Метагалактики в целом, а затем вообще перестанут расширяться и начнут сжиматься под действием собственной гравитации. Это создаёт предпосылки для формирования протогалактик – предшественниц современных галактических структур. Протогалактики представляли собой холодные сферические газовые облака, находившиеся в процессе сжатия под действием гравитации с участием невидимой материи.