בממוצע, הגלקסיות רחוקות כל כך זו מזו בחלל, שטבעי לחשוב עליהן כעל ישויות מבודדות. אבל במהלך שני העשורים האחרונים למדו האסטרונומים שהסביבה של גלקסיה משפיעה מאוד על צורתה ועל התפתחותה. גלקסיות יכולות לקיים יחסי גומלין ולהתמזג, הן יכולות לצבור גז ולפלוט גז, והן יכולות להתנגש ולעורר בכך פרצים של יצירת כוכבים. להבין את הפרטים של יחסי גומלין בין גלקסיות זה אתגר גדול, כשבכל גלקסיה יש מיליארדי כוכבים, כמויות עצומות של חומר אפל וכמויות שונות של אבק וגז. האסטרונומים נעזרים בעוצמה של מחשבי-על כדי לחשב כיצד כל החומרים האלה מתנהגים בזמן יחסי גומלין בין גלקסיות.
באדיבות NASA/ESA
דרך פשוטה לחשוב על התפתחות גלקסיות היא במונחים של אוכלוסיות כוכבים. בגלקסיות ספירליות כמו שלנו, כוכבי הדיסקה צעירים, לעתים קרובות כחולים ומאירים, ועשירים ביסודות כבדים. כוכבי ההילה זקנים, אדומים, בדרך כלל פחות מאירים, ודלים ביסודות כבדים. הדיסקות מסתובבות מהר, וההילות מסתובבות לאט מאוד. בגלקסיות הלא-סדירות יש כמעט רק אוכלוסייה דמוית דיסקה, ובגלקסיות האליפטיות כמעט רק אוכלוסייה דמוית הילה.
הגלקסיות ביקום הקרוב משקפות את תוצאות התפתחות הכוכבים. דמיינו אוכלוסיית כוכבים שנוצרה לפני מיליארדי שנים. בהתחלה, את האור הכולל מכתיבים כוכבים צעירים וחמים. כשהגלקסיה מזדקנת, הכוכבים המסיביים ביותר עוזבים את הסדרה הראשית, והגלקסיה נעשית חיוורת ואדומה יותר. באותו זמן, אם יש בה אבק וגז (כמו בגלקסיות ספירליות ולא-סדירות), ממשיכים להיווצר כוכבים חדשים, והצבעים של הכוכבים מתערבבים. האסטרונומים בונים מודלים תאורטיים של אוכלוסיות כוכבים שיתאימו לתצפיות, ובעזרתם אפשר להציב גבולות להיסטוריה של יצירת הכוכבים בגלקסיות שונות.
באדיבות NASA
לתצפיות בגלקסיות קרובות יש השלכות מעניינות לגבי התפתחותן. בגלקסיות האליפטיות יש מעט גז ואבק, וקצב יצירת הכוכבים בהן נמוך (או אפסי). אבל הכוכבים הזקנים שמהם עשויות הגלקסיות האליפטיות מאבדים מסה ברוחות כוכביות, וכך מחדשים את התווך הבין-כוכבי. אם כך, הגז והאבק מורחקים איכשהו מהגלקסיות האליפטיות. בגלקסיות ספירליות כמו שביל החלב, החידה הפוכה: נוצרים בהן כוכבים מהגז והאבק שבדיסקה, אבל קצב יצירת הכוכבים מהיר כל כך, שהוא לא יכול היה להימשך לאורך כל חייה של הגלקסיה (כפי שהם נמדדים לפי הכוכבים הזקנים ביותר בהילה). אפשרות אחת היא שיצירת הכוכבים בדיסקה התחילה לא מזמן יחסית, ולכן עוד לא הספיקה לכלות את מלאי הגז; אבל אין לכך ראיות טובות. האפשרות האחרת היא שגז נוסף לגלקסיות הספירליות לאורך חייהן. גלקסיה ספירלית יכולה "להתחדש" בגז שנופל לתוכה בהדרגה מהחלל הבין-גלקטי, או כשהיא בולעת גלקסיות לוויין קטנות עשירות בגז. התרחיש השני הוא זה שנחקר במודלים לעתים הקרובות ביותר, והוא מתאים לתצפיות שלנו בגלקסיות ננסיות שנופלות כל הזמן לתוך מערכות גדולות. כך או כך, לסביבה יש תפקיד חשוב בהתפתחות הגלקסיות.
→ הסעיף הקודם: 15.27 הכבידה של גופים רבים | הסעיף הבא: 15.29 יחסי גומלין בין גלקסיות ←