Eine Galaxie ist eine Ansammlung von Sternen, Nebeln, dunkler Materie und anderen astronomischen Objekten. Die meisten Galaxien haben einen Durchmesser von Zehntausenden von Lichtjahren und enthalten Milliarden von Sternen. Galaxien gibt es in drei Hauptformen; Spiralgalaxien sind dünne Scheiben mit Spiralarmen, die eine zentrale Nabe umgeben; elliptische Galaxien sind einheitliche, ovale Ansammlungen; und irreguläre Galaxien haben wenig oder keine eindeutige Struktur.
Eine Spiralgalaxie zentriert sich um eine Nabe, die ungefähr kugelförmig ist und sich von der Scheibe nach außen wölbt. Die Nabe ist das Gravitationszentrum der Galaxie und enthält normalerweise ein supermassereiches Schwarzes Loch. Um die Nabe herum befinden sich Spiralarme, die gebündelte Wellen von Sternen und Gas sind, die das Zentrum umkreisen. Die Spiralarme enthalten normalerweise mehr Gas und Staub und enthalten die meisten der neu gebildeten Sterne, die sie in Farbbildern blau erscheinen lassen. Eine Spiralgalaxie kann einen horizontalen Balken haben, der durch ihre Nabe geht; Es wird angenommen, dass unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, einen Balken enthält.
Elliptische Galaxien haben eine große zentrale Nabe, aber ihnen fehlen die Arme einer Spiralgalaxie; in Farbbildern alter, rötlicher Sterne erscheinen sie normalerweise gelblicher. Unregelmäßige Galaxien haben oft keine erkennbare Struktur, aber oft kann man sie als verzerrte Spiral- oder Ellipsenform erkennen. Elliptische und irreguläre Galaxien entstehen oft durch Kollisionen, die große Sternentstehungsschübe verursachen und die Struktur der Galaxien aufgrund der komplexen Gravitationswechselwirkungen verzerren. Schließlich verschmelzen die beiden Galaxien normalerweise zu einer großen Galaxie, die den größten Teil ihrer Gas- und Staubwolken abgeworfen hat.
Es gibt ungefähr hundert Milliarden Galaxien im sichtbaren Universum; die meisten von ihnen treten in großen Agglomerationen auf, die als Galaxien-Superhaufen bezeichnet werden. Zwischen diesen Superhaufen befinden sich Leerräume mit wenigen oder keinen Galaxien, oft für hundert Millionen Lichtjahre oder mehr. Bei der Untersuchung der Rotation von Spiralgalaxien fanden Astronomen heraus, dass der größte Teil der Materie im Universum keine Sterne und Gase sind, sondern unsichtbare „dunkle Materie“, die nicht gesehen werden kann, aber dennoch Schwerkraft ausübt. Es wird angenommen, dass Dunkle Materie für diese großen Haufen verantwortlich ist, da die Anziehungskraft der Dunklen Materie Galaxien zusammenzog.