Une galaxie est une gigantesque structure cosmique gravitationnellement liée, composée d’étoiles (des milliards, voire des milliers de milliards), de gaz, de poussières interstellaires et, pour la très grande majorité d’entre elles, de matière noire. Les galaxies sont les « briques » fondamentales de l’Univers à grande échelle.
Elles ne sont pas réparties au hasard, mais se regroupent en amas et superamas, formant une toile cosmique complexe séparée par d’immenses vides. La taille d’une galaxie varie énormément : des galaxies naines, contenant quelques dizaines de millions d’étoiles, aux géantes elliptiques qui en abritent des milliers de milliards.
L’astronome Edwin Hubble a établi une classification (la séquence de Hubble) basée sur leur forme :
Les galaxies spirales : Comme notre Voie Lactée, elles ressemblent à des disques plats dotés de bras enroulés où naissent de nouvelles étoiles, avec un bulbe central dense.
Les galaxies elliptiques : De forme ovoïde, plus ou moins allongées, elles sont souvent composées d’étoiles vieilles et contiennent peu de gaz.
Les galaxies irrégulières : Sans structure définie, souvent déformées par des interactions gravitationnelles avec d’autres galaxies.
Les galaxies lenticulaires : Intermédiaires entre spirales et elliptiques.
Un mystère central demeure : la dynamique des galaxies. La vitesse de rotation des étoiles en périphérie est trop élevée par rapport à la masse visible de la galaxie. Pour expliquer que la galaxie ne se disloque pas, les astrophysiciens postulent l’existence d’un halo massif de matière noire, invisible, qui englobe la galaxie et assure sa cohésion gravitationnelle. Au cœur de la plupart des grandes galaxies réside également un trou noir supermassif, dont l’influence sur l’évolution de son hôte est déterminante.