O galaxie conține între câteva milioane și sute de miliarde de stele, legate între ele prin gravitația lor reciprocă. Stelele unei galaxii pot face parte din roiuri stelare sau pot face parte dintr-o populație mai mare de stele separate care pătrund în galaxie. În plus, o galaxie conține rămășițe stelare, praf, gaz și materie întunecată. Multe galaxii au o gaură neagră supermasivă în centru.
Materia întunecată este un tip de materie care nu emite și nu interacționează cu radiația electromagnetică și, prin urmare, este imposibil de văzut prin observații directe. Deși Materia Întunecată nu poate fi văzută, are masă, iar existența ei este dedusă din efectele gravitaționale asupra obiectelor vizibile. Astfel de efecte includ mișcarea obiectelor vizibile sau distorsiunea imaginilor din cauza lentilelor gravitaționale. Galaxiile sunt înconjurate de un halou mult mai mare de materie întunecată - într-un fel, ceea ce observăm la o galaxie este doar vârful aisbergului.
De-a lungul primelor sute de milioane de ani din istoria Universului, Materia Întunecată a evoluat pînă la numeroase regiuni mari și mai dense, numite halouri. Pe măsură ce hidrogenul și heliul gazos s-au depus pe aceste halouri, s-au format primele galaxii și primele stele. Galaxiile spirale mai mari, cum ar fi Calea Lactee, au evoluat pe măsură ce au atras și au încorporat numeroase galaxii mai mici. Galaxiile eliptice mari s-au format atunci când galaxiile mai masive s-au ciocnit și au fuzionat. În funcție de rezervele lor de gaz și de încălzirea rezultată prin explodarea stelelor sau a activităților din centrul galactic, aceste galaxii au format noi stele, într-un ritm crescut sau mai lent.
În funcție de aspectul lor vizual, galaxiile sunt clasificate în spiralate, eliptice și neregulate. Aceste tipuri diferă nu numai prin formă, ci și prin conținutul lor. Galaxiile spiralate au brațe spirale aplatizate, formate predominant din stele tinere strălucitoare și cantități mari de gaz și praf. În schimb, galaxiile eliptice conțin mai puțin gaz. Stelele lor sunt în mare parte bătrâne și distribuite într-o formă ovoidă sau sferică. Unele galaxii, inclusiv cele mai multe galaxii pitice, nu au nici una din aceste două forme standard și sunt numite neregulate.
Calea Lactee este o galaxie de tip spirală, având în centru o structură în formă de bară (galaxie spiralată barată). Sistemul Solar este situat la aproximativ 25.000 de ani lumină de centru, într-un braț spiralat. Partea vizibilă a galaxiei noastre este o colecție de stele în formă de disc, cu un diametru de aproximativ 100.000 – 120.000 de ani-lumină și o grosime de numai aproximativ 2.000 de ani-lumină. Pe acest disc, stelele tinere și praful formează brațe spiralate. În timpul unei nopți întunecate și dintr-o locație suficient de întunecată, putem vedea o mică parte din cele peste 100 de miliarde de stele din discul galactic, ca o bandă enormă cețoasă arcuindu-se pe cer. Aceasta este ce vedem din interiorul galaxiei noastre.
O teorie larg acceptată despre formarea brațelor spiralate este că acestea sunt rezultatul unei unde de densitate care se deplasează prin discul unei galaxii, determinând stelele, gazul și praful să se adune într-un mod similar cu un ambuteiaj pe o autostradă aglomerată. Acest lucru dă naștere unor regiuni mai dense ale discului, care sunt văzute ca brațe spiralate. Aceste regiuni de înaltă densitate conțin mult gaz și praf, elemente esențiale pentru formarea de noi stele. Prin urmare, brațele spiralate conțin multe stele tinere strălucitoare, ceea ce demonstrează că aceste regiuni au o rată mare de formare a stelelor.
O galaxie tipică conține aproximativ 100 de milioane de găuri negre de masă stelară. Aceste tipuri de găuri negre se formează atunci când o stea masivă își încheie viața într-o explozie de supernovă. Găurile negre supermasive se găsesc în centrele majorității galaxiilor și sunt cel mai mare tip de găuri negre, cu mase cuprinse între câteva milioane și mai mult de un miliard de mase solare. Calea Lactee are în centru o gaură neagră supermasivă, cu o masă de aproximativ patru milioane de mase solare. Prima imagine directă a siluetei orizontului de evenimente a unei găuri negre, în centrul uriașei galaxii eliptice M87, a fost realizată în 2019 prin combinarea datelor de la opt radiotelescoape din întreaga lume.
Cel mai apropiat vecin al Căii Lactee este galaxia pitică Canis Major, aflată la o distanță de aproximativ 25.000 de ani-lumină. Galaxiile îndepărtate ni se par foarte șterse și, prin urmare, sunt greu de observat. Pentru a obține imagini ale galaxiilor îndepărtate, este necesar să folosim telescoape mari cu putere mare de rezoluție și să facem expuneri lungi pentru a aduna suficientă lumină de la aceste obiecte.
Galaxiile nu sunt împrăștiate aleatoriu în tot Universul. Mai degrabă, galaxia obișnuită face parte dintr-un roi de galaxii. Aceste grupuri constau din sute sau chiar mii de galaxii legate între ele prin atracția gravitațională reciprocă. Grupurile de galaxii în sine, sunt de asemenea grupate în structuri mai mari, numite superoiuri. Calea Lactee face parte din ceea ce se numește Grupul nostru Local de galaxii, care include mai bine de 54 de galaxii. Grupul Local este un membru periferic al Roiului Fecioara, care face parte din Superroiul Fecioara și care, la rândul său, face parte din Superroiul Laniakea.
Interacțiunile dintre galaxii influențează aspectul și evoluția acestora. În trecut, se credea că un tip de galaxie ar putea evolua spre un alt tip de-a lungul existenței sale, dar informațiile științifice actuale arată că interacțiunile gravitaționale sunt motivul pentru forma unor galaxii. De exemplu, galaxiile eliptice pot fi create prin fuziuni între marile galaxii predecesoare și, în același timp, aceste evenimente pot declanșa o explozie intensă de formare stelară în galaxiile care interacționează.
