Uma galáxia contém entre alguns milhões e centenas de milhares de milhões de estrelas, mantidas juntas pela sua atração gravitacional. As estrelas de uma galáxia podem fazer parte de enxames estelares, ou de uma população maior de estrelas separadas, dispersas pela galáxia. Uma galáxia também contém remanescentes estelares, poeira, gás e matéria escura. Muitas galáxias têm um buraco negro de grande massa no seu centro.
A matéria escura é um tipo de matéria que não emite nem interage com a radiação eletromagnética, sendo assim impossível de ver por observação direta. Apesar de a matéria escura não poder ser vista, ela tem massa, e a sua existência é inferida através dos seus efeitos gravitacionais nos objetos visíveis. Nesses efeitos incluem-se o movimento de objetos visíveis, ou a distorção de imagens devido a lentes gravitacionais. As galáxias encontram-se circundadas por um halo bem maior de matéria escura — de certa forma, o que observamos de uma galáxia é apenas “a ponta do icebergue”.
Durante as primeiras centenas de milhões de anos da história do Universo, a matéria escura evoluiu para um grande número de grandes regiões mais densas chamadas halos. À medida que os gases hidrogénio e hélio caíam para esses halos, formavam-se as primeiras galáxias e estrelas. Grandes galáxias espirais como a Via Láctea evoluíram à medida que atraíam e incorporavam diversas galáxias mais pequenas. Grandes galáxias elípticas formaram-se quando galáxias com maior massa colidiram e se fundiram. Dependendo das suas reservas de gás e do aquecimento através da explosão de estrelas, ou de atividades no centro galáctico, estas galáxias formaram novas estrelas com maior ou menor frequência.
De acordo com o seu aspeto visual, as galáxias são categorizadas em galáxias espirais, elípticas e irregulares. Estes tipos diferem não apenas na forma, mas também no seu conteúdo. As galáxias espirais têm braços espirais achatados formados predominantemente por estrelas jovens e brilhantes e grandes quantidades de gás e poeira. Em contraste, as galáxias elípticas contêm menos gás. As suas estrelas são maioritariamente velhas e estão distribuídas numa forma ovoide ou esférica. Algumas galáxias, incluindo a maioria das galáxias anãs, não apresentam nenhuma destas duas formas padrão e são denominadas irregulares.
A nossa Via Láctea é uma galáxia espiral com uma estrutura em forma de barra no centro. O Sistema Solar está localizado a cerca de 25 000 anos-luz do centro, num braço espiral. A parte visível da nossa galáxia é um conjunto de estrelas em forma de disco com um diâmetro de cerca de 100 000 – 120 000 anos-luz e uma espessura de apenas 2000 anos-luz. Neste disco, estrelas jovens e poeira formam os braços espirais. À noite, e a partir de um local suficientemente escuro, podemos ver uma pequena fração dos mais de 100 mil milhões de estrelas que fazem parte do disco Galáctico, como uma enorme banda nebulosa formando um arco que cruza o céu. Esta é a nossa vista a partir de dentro da nossa galáxia.
Uma teoria amplamente aceite sobre a formação de braços espirais é que estes são o resultado de uma onda de densidade que se desloca através do disco da galáxia, fazendo com que estrelas, gás e poeira se acumulem de forma semelhante a um engarrafamento numa autoestrada movimentada. Isto dá origem a regiões mais densas no disco, que são vistas como braços espirais. Estas regiões de alta densidade contêm muito gás e poeira, que são essenciais para a formação de novas estrelas. Assim, os braços espirais contêm muitas estrelas jovens e brilhantes, mostrando que estas regiões têm uma taxa elevada de formação estelar.
Uma galáxia típica contém uma quantidade estimada de 100 milhões de buracos negros de massa estelar. Este tipo de buracos negros forma-se quando uma estrela de grande massa termina a sua vida numa explosão de supernova. Os buracos negros de grande massa são encontrados no centro da maioria das galáxias e são o maior tipo de buraco negro, com massas compreendidas entre alguns milhões e mais de mil milhões de massas solares. A nossa Via Láctea tem um buraco negro deste tipo no seu centro, com uma massa de cerca de quatro milhões de massas solares. A primeira imagem direta da silhueta do horizonte de acontecimentos de um buraco negro, no centro da enorme galáxia elíptica M87, foi conseguida em 2019 através da combinação de dados de oito radiotelescópios espalhados pelo mundo.
A vizinha mais próxima da Via Láctea é a galáxia anã do Cão Maior, a uma distância de cerca de 25 000 anos-luz. As galáxias distantes parecem-nos muito ténues e são por isso difíceis de observar. Para obter imagens de galáxias distantes é necessário utilizar grandes telescópios, com grande poder de resolução, e realizar longas exposições para recolher luz suficiente destes objetos.
As galáxias não se encontram dispersas aleatoriamente pelo Universo. Ao invés, a galáxia típica faz parte de um enxame de galáxias. Estes enxames são constituídos por centenas ou mesmo milhares de galáxias, mantidas juntas pela sua atração gravitacional mútua. Os próprios enxames de galáxias estão agrupados em estruturas maiores chamadas superenxames. A Via Láctea faz parte do chamado Grupo Local de galáxias, que inclui mais de 54 galáxias. O Grupo Local é um membro periférico do Enxame da Virgem, que integra o Superenxame da Virgem que, por sua vez, pertence ao Superenxame Laniakea.
As interações entre galáxias influenciam o seu aspeto e evolução. No passado, acreditava-se que um tipo de galáxia poderia evoluir para outro tipo diferente ao longo da sua vida, mas o conhecimento científico atual mostra que as interações gravitacionais são a razão por detrás de alguns tipos de galáxias. Por exemplo, as galáxias elípticas podem ser criadas por fusões de grandes galáxias e, ao mesmo tempo, estes eventos podem desencadear uma intensa formação estelar nas galáxias envolvidas.
