Сучасні уявлення про виникнення астрономічних структур спираються на космологічну теорію, що дає загальну схему розвитку Всесвіту як цілого. Космологія нехтує такими "деталями" устрою Всесвіту, як зірки, галактики, навіть цілі скупчення й надскупчення галактик, розглядаючи їх як "точки", що хаотично рухаються і з яких складається, як газ із молекул, метагалактичне середовище. Середня густина мета-галактичного середовища однорідна, тобто однакова, коли йдеться про відстані, що перевищують 100-300 Мпс.

Космологія стверджує, що весь простір Всесвіту перебуває в стані розширення, причому розширюється саме простір, а не збільшуються відстані, наприклад, між галактиками. Цей висновок стосується лише великих об'єктів, протяжність яких становить 100-300 Мпс і більше. Усередині ж цих об'ємів зірки й галактики не зазнають космологічного розширення. Не відбувається таке розширення й у межах нашої Сонячної системи.

Вік Галактики як зоряної системи близький до віку її найстаріших зірок і становить 10-12 мільярдів років. Імовірно, процес формування астрономічних тіл, які ми сьогодні спостерігаємо, розпочався 12-15 мільярдів років тому.

Але з чого це почалося — з найменших чи з найбільших об'єктів? Багато фактів вказують на те, що першими "вийшли" з космологічного розширення величезні маси речовини, які можна порівняти з масами скупчень галактик. Пізніше розпочався процес дроблення цих мас і всередині них поступово сформувалася вся ієрархія астрономічних систем. Таку гіпотезу висунув Я. Б. Зельдович.

Інша точка зору припускає виникнення спочатку більш дрібних тіл, що згодом збільшувалися, зливалися. Цю ідею розвивали Дж. Піблс і Р. Дікке. Вони припускають, що першими об'єктами у Всесвіті могли бути об'єкти з масами, які можна порівняти з мільйоном сонячних мас; поступово зливаючись, вони утворювали галактики; об'єднання галактик, у свою чергу, утворювало їх скупчення.

Гіпотези про походження галактик

У1946 році Є. М. Ліфшиц обгрунтував теорію гравітаційної нестійкості, яка базувалася на фрідманівській космології. Гравітаційна нестійкість, властива однорідному середовищу, яке розширюється, виявляється в тому, що окремі частини, густина яких з якихось причин виявилася трохи більша, ніж загальна густина середовища, розширюються дещо повільніше, ніж середовище в цілому. Це пов'язано, імовірно, з тим, що в таких місцях тяжіння сильніше, і тому воно ефективніше гальмує розширення.

Поступове відставання в розширенні, гальмування розширення в осередках згущення рано чи пізно призводить до того, що розширення цих згущень зовсім припиняється і вони "відключаються" від загального космологічного розширення. При цьому слабкі в минулому збурення перетворюються на сильні.

Ця теорія набула свого подальшого розвитку в роботах Я. Б. Зельдовича. За теорією Зельдовича, протягом перших 2-3 мільярдів років від початку розширення в речовині Всесвіту сформувалися величезні за розмірами газові згущення, що містили близько  сонячних мас речовини. Ці згущення були не сферичними, а, скоріше, дещо плоскими. Вони дістали назву "млинців". Зазначені згущення виникали не ізольовано один від одного; багато які з них з'єднувалися своїми краями, утворюючи систему згущень і порожнеч, що віддалено нагадує бджолині стільники.

Така теоретична картина добре узгоджується з даними спостережень за найбільшими утвореннями у Всесвіті — надскупченнями, які теж являють собою "стінки", що відділяють величезні порожнечі, майже повністю позбавлені галактик. Імовірно, з первісних газових "млинців" і сформувалися надскупчення шляхом дроблення цих шарів на різні за масою і розмірами фрагменти. Окремі фрагменти перетворювалися згодом на галактики, дробилися на все менші згустки, які, стискаючись, перетворювалися, зрештою, на зірки. Причиною послідовного дроблення речовини є все те ж Ньютонове "уроджене тяжіння" однієї частинки до всіх інших, котре спричинило виникнення і самих первісних "млинців".

Галактики, які формуються таким шляхом, повинні мати швидке обертання, властиве спіральним галактикам. Це обертання мали вже газові фрагменти, на які розпадався кожний з "млинців", хоч ніякого початкового обертання "млинця" як цілого не було. Обертання фрагментів зумовлене вихровим рухом, який, виявляється, неминуче народжується на межах "млинців" і всередині них самих, коли ці шари згущення остаточно виділяються й відокремлюються із загального розподілу речовини у Всесвіті, який розширюється.

Згідно із цією теорією квазари можуть виникати одночасно з галактиками й ставати їх ядрами.

Я. І. Озерной і О. Д. Чернін висунули гіпотезу "фотонних вихорів". Відповідно до цієї гіпотези на ранній стадії розширення речовина Всесвіту перебувала в турбулентному стані: випромінювання разом із плазмою утворювало величезні "фотонні вихори". Спочатку швидкість вихрових рухів була дозвуковою, тому вихори створювали відносно невеликі осередки неоднорідної густини. Пізніше, через певні причини, вихрові рухи переходять у надзвукову стадію. Це спричинює неоднорідну густину.

Як першу, так і другу гіпотезу можна назвати конденсаційними: в обох випадках галактики утворюються в результаті стиснення (конденсації) газових згустків. Протилежні погляди висловив В. А. Амбарцумян. Він вважав, що нові галактики й спіральні рукави виникають за рахунок речовини, що міститься в ядрах галактик, в яких, крім зоряної складової, є значні маси дозоряної речовини. Згідно із цією гіпотезою квазари можуть бути оголеними ядрами, являючи собою початкову стадію розвитку галактик.

Квазари. Відкриття квазарів

Відразу ж після Другої світової війни, коли почалося спорудження великих радіотелескопів, астрономи дістали можливість проводити спостереження за всім небом, вимірюючи в кожній ділянці інтенсивність радіохвиль, які надходили з космосу. Так було виявлено кілька сотень осередків, з яких виходило більш-менш сильне радіовипромінювання. Спочатку припускали, що джерелом цього випромінювання є зірки. Однак незабаром стало зрозуміло, що жодне джерело радіовипромінювання не можна ототожнити із зірками.

Справді, у радіодіапазоні зірки являють собою "темні" об'єкти. Як і будь-яке тіло з температурою, відмінною від абсолютного нуля, зірки випромінюють не тільки у видимій, але й у довгохвильовій частині спектра (тобто в радіодіапазоні), але в гарячих тіл (а зірки — гарячі тіла) інтенсивність випромінювання в області довгих хвиль мізерно мала порівняно з інтенсивністю випромінювання у видимій частині спектра. Тому випромінюванням зірок у радіодіапазоні, звичайно, можна знехтувати (хоч відомі й винятки — деякі змінні зірки й пульсари). Досить сильне радіовипромінювання також у деяких туманностей (наприклад, у знаменитої Крабовидної туманності).

Разом з тим більшість відкритих радіосигналів належить до позагалактичного світу.

Виявилося, що кутові розміри квазарів дуже малі, тому їх можна сплутати з об'єктами, які мають вигляд зірок. Пізніше з'ясувалося, що спектри квазарів не схожі ні на спектри зірок, ні на спектри галактик.

Усі труднощі вдалося подолати в 1962 році, коли одне з неопізнаних радіоджерел закрив Місяць. Виявилося, що це радіоджерело було подвійним, причому складалося воно зі слабкої зірки й "радіовикиду". Тоді ж було ідентифіковано ще кілька радіоджерел із дуже слабкими зірками. Тому ці об'єкти почали називати "квазізоряними радіоджерелами ", або "квазарами".

Особливості квазарів

Дослідження спектрів квазарів показало, що їхні лінії дуже сильно зміщені в бік довгих хвиль. Жодна з галактик не виявляла раніше такого червоного зміщення у своєму спектрі. Червоне зміщення в спектрах галактик — наслідок їх взаємного разбіган-ня. Із закону Хаббла випливає, що величина червоного зміщення залежить від відстані до джерела. Цю формулу використовують, визначаючи відстані до галактик.

Виявилося, що квазари віддаляються від нас зі швидкостями, що становлять у середньому 0,8 с, а знаходяться на відстанях близько 1,2 млрд світлових років. Таким чином, щоб подолати відстань від цих об'єктів до нас, світлу потрібні мільярди років. Разом з тим це означає, що сьогодні ми бачимо їх такими, якими вони були мільярди років тому.

У наш час відомо більш як дві тисячі квазарів. Найбільшу потужність, яка перевищує світність Галактики у видимому діапазоні світла в 1000-10000 разів, має квазар ЗС273. Оптичне випромінювання цього квазара є надзвичайно нестійким: за період близько одного року його світність змінювалася в десятки й сотні разів. Рекордно швидка змінюваність в одного із квазарів — близько 200 с. Це означає, що величина його випромінюючої зони не перевищує 200 світлових секунд, що вдвічі менше, ніж радіус земної орбіти.

Що стосується червоного зміщення квазарів, то тут також є рекордсмени.

Найбільше червоне зміщення має величину.

Коли значення червоного зміщення більше одиниці, формули, що пов'язують його зглівидкістю віддалення джерела і відстанню до нього, уже незастосовні. Справа в тому, що швидкості космологічного віддалення далеких квазарів наближаються до швидкості світла і, крім того, на гігантських відстанях до них виявляються властивості кривизни простору-часу. Тому існує певна невизначеність у розрахунках відстаней до квазарів. Найбільшому червоному зміщенню Z = 3,78 відповідає відстань 12-16 млрд. світлових років. Світло, яке ми сприймаємо в даний момент, такий квазар випромінював 12-16 млрд. років тому; на той час ні Землі, ні Сонця ще не існувало.

Квазари являють собою зовсім новий тип космічних об'єктів. Тому відкриття квазарів в астрономії можна порівняти з відкриттям нового виду тварин у зоології.

Фотопластинка поруч із зображенням квазара фіксує зображення безлічі об'єктів — це галактики. Якщо розраховувати відстані до квазарів так само, як і до галактик,