Вращение галактик
Враще́ние гала́ктик, неотъемлемое свойство галактик любых морфологических типов. Поскольку галактики – это не сплошные тела, а совокупность отдельных объектов, удерживаемых общим гравитационным полем, различные составляющие галактик могут иметь различные скорости вращения даже на одном и том же расстоянии от центра. Для спиральных галактик термин «скорость вращения» относят, как правило, к самым быстровращающимся компонентам – их звёздно-газовым дискам. И звёзды, и газ, образующие диск, движутся вокруг центра галактики по орбитам, близким к круговым, с характерным периодом от нескольких десятков до нескольких сотен миллионов лет. Отклонения от круговых движений вращающихся дисков обычно бывают связаны со структурными деталями галактик: наличием перемычки (бара) или спиральных ветвей, либо (если речь идёт о вращении газа) с областями интенсивного звездообразования, где межзвёздный газ получает дополнительную энергию за счёт активности массивных звёзд. Сильное отличие движения газа и звёзд от кругового часто имеет место во взаимодействующих и взаимно проникающих галактиках.
Скорость вращения галактик на данном расстоянии от центра оценивается по эффекту Доплера – на основе измерения смещений спектральных линий газа и/или звёзд галактического диска. Зависимость скорости вращения от расстояния до центра галактики называется кривой вращения. Дальше всего от центра (иногда на десятки килопарсеков) кривую вращения удаётся проследить по линии излучения межзвёздного нейтрального водорода на длине волны около 21 см. 
Кривые вращения 5 спиральных галактик, построенные по оценкам скоростей газа в их дисках. График из статьи: Зобнина Д. И., Засов А. В. Галактики со спадающими кривыми вращения // Астрономический журнал. 2020. T. 97, № 4. С. 267–283.Форма кривой вращения галактических дисков зависит от того, как распределена в пространстве масса галактики. Если бы она была сосредоточена в небольшой центральной области, скорость вращения менялась бы с расстоянием от центра по тому же закону, что и скорость обращения планет в Солнечной системе, уменьшаясь в соответствии с законом В галактиках вся масса не сосредоточена в центре, а распределена по большому объёму, в результате чего скорость кругового вращения вначале возрастает по мере удаления от центра, а затем кривая вращения, как правило, выходит на почти плоский участок, где скорость вращения примерно постоянна. В некоторых случаях кривая вращения имеет более сложный вид.
Форма кривых вращения зависит от массы галактик. В массивных галактиках скорость вращения дисков очень быстро возрастает с удалением от их центра и быстро достигает максимального значения, в то время как для карликовых галактик характерно медленное возрастание скорости вращения от центра к периферии. Это связано с более сильной концентрацией массы звёзд к центру массивных галактик.
Измерения скоростей вращения галактик дают возможность оценить их полную массу, а также массы их отдельных составляющих, каждая из которых вносит свой вклад в гравитационное поле галактики, а следовательно, в скорость вращения диска. Именно форма кривых вращения спиральных галактик привела к выводу о существовании в них массивных тёмных гало, гравитационное поле которых преобладает на больших расстояниях от центра.
Пекулярная галактика с полярным кольцом NGC 4650A, расположенная в созвездии Кентавр на расстоянии 130–165 млн световых лет от Земли. Фото: космический телескоп «Хаббл».Встречаются более сложные случаи, когда отдельные компоненты галактик имеют разные направления осей вращения. Например, в некоторых массивных галактиках наблюдается динамически обособленный и быстро вращающийся околоядерный звёздный или газовый диск радиусом в сотни парсеков. Плоскость таких дисков часто не совпадает с плоскостью основного диска (угол между плоскостями может достигать 90°, и тогда такие диски называют полярными), а направления вращения дисков иногда противоположны. В некоторых случаях сильно наклонённый диск имеет вид кольца большого радиуса, опоясывающего галактику. Наличие компонента, вращающегося в плоскости, не совпадающей с плоскостью основного диска, по-видимому, является результатом когда-то произошедшего поглощения и разрушения галактикой другой галактики с иным направлением вектора момента импульса.
От величины максимальной скорости вращения и от формы кривой вращения зависят многие процессы внутри галактик, такие как образование звёзд в диске, формирование сверхмассивных чёрных дыр в ядре галактики, развитие спиральной структуры в диске или бара в центральной области галактики.
Максимальные скорости вращения галактических дисков в большинстве случаев заключены в пределах 20–100 км/с для карликовых галактик и 200–400 км/с для галактик-гигантов. Такие галактики, как наша, имеют скорость вращения 200–250 км/с. В отдельных случаях значения скоростей вращения выходят за указанные пределы. В среднем максимальная скорость вращения тем выше, чем выше светимость галактики или масса её диска. Зависимость скорости вращения от этих параметров галактик носит название зависимости Талли – Фишера. Она используется для определения или уточнения расстояния до галактик, а также для сравнения фотометрических и динамических свойств различных галактик.
Балджи спиральных галактик и звёздные гало вращаются значительно медленнее дисков. Их скорости вращения значительно ниже круговых скоростей на данном расстоянии от центра.
Эллиптические галактики, не обладающие заметными звёздными дисками, вращаются особенно медленно, со скоростью, обычно не превышающей нескольких десятков км/с, при этом средние скорости разнонаправленного движения звёзд в них могут быть во много раз больше. Хотя форма многих эллиптических галактик представляет сплюснутый эллипсоид, вращение эллиптических галактик явным образом не отражается на их видимой сплюснутости: форма галактики может сильно отличаться от сферической даже при очень медленном вращении.
Свой момент вращения галактики получили от той разреженной газовой среды, из которой они сформировались. Однако гравитационное взаимодействие близких галактик, слияние галактик, или выпадение на них больших масс межгалактического газа, также могут повлиять на характер их вращения.