Экстрагалактическая астрономия - относительно молодая наука. Ее зарождение могло произойти во время великих дебатов между Харлоу Шэпли и Хебером Кертисом о внегалактической природе туманности (кульминацией которых стала встреча двух этих героев в апреле 1920) или, с более консервативной точки зрения, несколькими годами позже, во время открытия Эдвином Хабблом переменных Цефеида в Мессье 31, галактики Андромеды и ближайшей к нам спиральной галактики.
В конце 1920-х годов Вселенная Каптейна (в которой Солнце было центром Млечного Пути) и взгляд Шэпли выпали из рассмотрения с осознанием важности межзвездного вещества в поглощении света.
Даже если составными частями Вселенной были звезды и газ, они не были ограничены одной галактикой, нашей собственной галактикой Млечный Путь. В 1950-е годы перекалибровка соотношения периода и светимости звезд Цефеида обеспечила шкалу расстояний, соответствующую принятой в настоящее время, значительно увеличив расстояние даже до ближайшей спиральной туманности и навсегда решив вопрос об островных вселенных (Баадэ, 1958).
Границы во внегалактической астрономии, которые, в отличие от других областей, могут быть буквально связаны с физическим расстоянием, развивались по мере того, как усовершенствование технологических возможностей позволяло обнаруживать и изучать все больше и больше отдаленных объектов во все более широком диапазоне частот, от радиоволн до гамма-зоны.
Были как совершенно неожиданные, так и менее неожиданные открытия. Открытие квазаров расширило космический сценарий на ранее немыслимые расстояния. Темная материя в кластере галактик и ее влияние на кривую вращения галактик в начале 1970-х годов дало ранний проблеск понимания Вселенной в том виде, в каком мы ее понимаем сегодня.
Осознание важности явлений затемнения и вымирания, поражающих даже самые мощные внегалактические источники, пришло постепенно с развитием рентгеновской, спектрополяриметрической и ИК-аппаратуры.
Другие открытия сделали другие мечты реальностью. Например, первый планетарный транзит перед звездой Млечного Пути (не Солнцем). Все они обогатили наш взгляд на Вселенную.
Возможность поистине революционной смены парадигмы была сделана, пожалуй, лишь однажды, во время открытия квазаров. В середине 1960-х годов квазарные расстояния, вытекающие из закона Хаббла, выглядели огромными, а сами квазары требовали физики, которая в то время казалась экзотичной. Вопрос несколько прояснился, когда астрономы смогли еще лучше видеть на большие расстояния. С появлением космического телескопа Хаббла в начале 1990-х годов квазары были определенно определены как ядра далеких галактик, что подчеркивалось законом Хаббла. Активные галактические ядра, к которым относятся квазары, которые, как считалось раньше, встречались сравнительно редко, как оказалось, играли важную роль в эволюции галактик.
Эти соображения приводят к возникновению трех проблем в галактической и внегалактической астрономии, которые можно законно назвать "грандиозными": расширение границы красного смещения, перепись галактик и их составляющих с полным пониманием галактической эволюции и изучение приращения на сверхмассивные черные дыры в галактических ядрах, горизонт событий которых в буквальном смысле слова является физической границей Вселенной и в которых есть потенциал для развития новой физики.
Первая большая проблема, очевидно, связана с улучшением данных по охвату выборками и мультиплексированию для наиболее удаленных галактик.
Во внегалактической астрономии всегда существовал красносдвиговый серьезным вызовом, поскольку мы имеем дело с космической эпохой, когда Вселенная становилась непроницаемой для ультрафиолетового излучения. Откуда берется энергия реионизации - из звездообразующих галактик или массивных черных дыр? Первобытные галактики не пережили эволюционных путей современных галактик так, что они обеспечивают наилучшее представление о галактиках раннего периода.
Существует проблема космического возраста, так как несколько развитых галактик были обнаружены с относительно высоким z. Для объяснения больших масс, наблюдаемых при высоких значениях z, следует предположить особую популяцию - высокоаккрецирующих квазаров. При z=6 мы все еще наблюдаем избыток сверхсолнечного железа, который может вступать в противоречие с временными шкалами. Смещение красной границы, которое 30 лет назад было на z = 3.5, всегда оказывало влияние на формирование и эволюцию галактик.
Далеко идущие последствия могут вскоре проявиться даже в космологии холодной темной материи. ИК- и субмиллиметровые приборы из земли и космоса (такие, как космический телескоп Джеймса Вебба, оптимизированный для ИК-диапазона) находятся и будут находиться в авангарде наблюдений за самыми далекими галактиками и квазарами.
Продолжение следует...