Unha galaxia é un sistema de estrelas, restos estelares, gases interestelares, po cósmico e materia escura ligados gravitacionalmente entre si. O termo "galaxia" provén do latín galaxĭas, que deriva do grego γαλαξίας, que significa literalmente "leitoso", en referencia á Vía Láctea. As galaxias poden variar en tamaño dende as ananas que conteñen uns poucos miles (103) de estrelas ata as xigantes que poden chegar a ter un trillón (1014) de estrelas, con cada unha destas orbitando o centro de masa da galaxia. As galaxias categorízanse segundo a súa morfoloxía visual en elípticas, Baseado en: en espiral e irregulares. Pénsase que o núcleo activo de moitas galaxias é un burato negro. O burato negro central da Vía Láctea coñécese co nome de Sagittarius A*, e ten unha masa catro millóns de veces maior que o Sol. A data de xullo de 2015, EGSY8p7 era a galaxia máis vella e distante coñecida con respecto a Terra, a unha distancia de 13 200 millóns de anos luz da Terra e observada como existía 570 millóns de anos tralo big-bang. Previamente, a data de maio de 2015, EGS-zs8-1 era a galaxia máis remota coñecida, a uns 13 100 millóns de anos luz e cun 15% estimado da masa da Vía Láctea. Desde abril de 2022 a galaxia máis afastada coñecida é a HD1.
Existen aproximadamente entre 170 mil millóns () e 200 mil millóns () de galaxias no universo observable. A maioría das galaxias son de entre 1000 ata 100 000 parsecs de diámetro e atópanse separadas entre elas a distancias da orde de millóns de parsecs (ou megaparsecs). O espazo entre galaxias contén un gas tenue cunha densidade media menor a un átomo por metro cúbico. A maioría de galaxias organízanse gravitacionalmente en asociacións coñecidas como agrupacións galácticas, cúmulos e supercúmulos. Nas maiores escalas estas asociacións distribúense xeralmente en forma de filamentos rodeados de baleiros inmensos.
Etimoloxía miniatura|O nacemento da Vía Láctea (1636), de Rubens. A orixe da palabra "galaxia" deriva do termo grego para a Vía Láctea, (γαλαξίας 'leitoso') ou 'círculo leitoso', pola súa aparencia no ceo en forma de banda de luz. Segundo a mitoloxía grega, Zeus coloca o seu fillo nado dunha muller mortal, o pequeno Hércules, no seo de Hera mentres ela dorme para que este beba o seu leite divino e se torne inmortal. Hera esperta durante a lactación e decátase de que está alimentando un neno descoñecido e afástao dela, provocando que un chorro do seu leite saia despedido no ceo nocturno e produza a tenue franxa de luz coñecida como Vía Láctea. Na literatura astronómica adoita empregarse o nome propio "Galaxia" para referirse á Vía Láctea, distinguíndoa así do resto de galaxias existentes no universo.
William Herschel creou o seu catálogo de obxectos celestes en 1786 usando o termo "nebulosa espiral" para algúns obxectos, como por exemplo o M31, coñecido posteriormente como a galaxia de Andrómeda. Máis tarde, no momento en que a súa verdadeira distancia comezou a ser avaliada, estes obxectos foron recoñecidos como inmensos aglomerados de estrelas e pasaron a chamarse "universos insulares". Porén, a palabra "Universo" pasou a entenderse co significado de totalidade da existencia, polo que esta expresión caeu en desuso e estes obxectos pasaron a denominarse "galaxias".
Historia da súa observación Primeiras observacións
miniatura|A Vía Láctea divisada dende o deserto de Atacama, Chile. No século V a. C. o filósofo grego Demócrito afirmou que a banda brillante do ceo nocturno coñecida como Vía Láctea podería estar formada por estrelas distantes. Aristóteles por outra banda teorizou no século IV a. C. que a Vía Láctea estaba causada pola "ignición da fera exhalación dunhas grandes e numerosas estrelas que se atopaban preto unhas doutras", e que "a ignición tiña lugar na parte superior da atmosfera". Posteriormente, no século VI o filósofo neoplatonista Olimpiodoro o Novo foi crítico con esta visión, argumentando que de atoparse a Vía Láctea entre a Terra e a Lúa como propuxo Aristóteles, tería que apreciarse de forma distinta dende diferentes lugares da Terra e a distintas horas e presentaría paralaxe, non sendo este o caso. Con estes argumentos afirmou que a Vía Láctea tiña que ser celestial, e non sublunar.
Segundo Mohani Mohamed, o astrónomo árabe Alhazen fixo o primeiro intento de observación e medida do paralaxe da Vía Láctea no século X, e con isto determinou que xa que non presentaba dita paralaxe, atopábase lonxe da Terra e non pertencía á atmosfera. O seu contemporáneo persa Al Biruni escribiu que a Vía Láctea era "unha colección de fragmentos incontables da natureza das estrelas nebulosas". O astrónomo de Al-Andalus Avempace propuxo no século XII que a Vía Láctea estaba composta de moitas estrelas de forma que case se tocaban unhas a outras, dando a impresión dunha imaxe continua polo efecto da refracción no material sublunar, citando a súa observación da conxunción de Xúpiter e Marte como evidencia da ocorrencia deste feito cando dous obxectos se atopan preto o un do outro. Máis adiante, xa no século XIV, Ibn Qayyim teorizou que a Vía Láctea era unha "miríade de estrelas ananas moi xuntas entre elas na esfera das estrelas fixas".
miniatura|esquerda|250px|Diagrama da Vía Láctea elaborado por William Hershel. As primeiras probas empíricas sobre a Vía Láctea obtívoa no ano 1610 o astrónomo italiano Galileo Galilei usando un telescopio para estudar a Vía Láctea, descubrindo así que se compoñía dun inmenso número de estrelas escasamente visibles. No ano 1750 o astrónomo inglés Thomas Wright especulou (correctamente) na súa obra An original theory or new hypothesis of the Universe que a galaxia podería ser un corpo rotatorio formado por un gran número de estrelas que se mantiñan xuntas por mor de forzas gravitacionais, de forma semellante ao sistema solar pero a unha escala moito maior, e que o disco de estrelas resultante desta agrupación veríase como unha banda no ceo dende a perspectiva da Terra. Nunha disquisición de 1755, Immanuel Kant elaborou a idea de Wright sobre esta estrutura da Vía Láctea.
No ano 1785 William Hershel levou a cabo o primeiro proxecto para describir a forma da Vía Láctea e a posición do Sol nela, mediante un reconto do número de estrelas nas diferentes rexións do ceo, elaborando un diagrama da forma da galaxia que situaba o sistema solar preto do centro da mesma. Usando un sistema máis refinado, Jacobus Kapteyn presentou en 1920 a imaxe da Vía Láctea como unha pequena galaxia elipsoide, duns 15 000 parsecs de diámetro, co Sol próximo ao centro. Mediante outro método diferente baseado na catalogación de cúmulos globulares, Harlow Shapley chegou a unha imaxe radicalmente distinta, un disco plano cun diámetro aproximado duns 70 000 parsecs e co Sol lonxe do centro. Estas dúas análises non tiveron en conta a absorción da luz por parte do po interestelar presente no plano galáctico. Robert Julius Trumpler cuantificou este efecto en 1930 ao estudar os cúmulos abertos, o que deu como resultado a imaxe final da Vía Láctea.
Fitos publicados no estudo das Galaxias son o Catalogue des Nébuleuses et des Amas d'Étoiles (Catálogo de Nebulosas e Cúmulos de Estrelas), publicado en 1774 polo astrónomo francés Charles Messier, ou o Novo Catálogo Xeral de Nebulosas e Cúmulos de Estrelas (abreviado NGC), publicado en 1888 por John Louis Emil Dreyer. Moito máis recente (1991), foi publicado o Terceiro Catálogo de Referencia de Galaxias Brillantes (RC3).
Distinción doutras nebulosas Unhas poucas galaxias externas á Vía Láctea son visibles no ceo nocturno sen necesidade de usar telescopios ou outros aparellos semellantes. No século X o astrónomo persa Al-Sufi realizou a primeira identificación documentada da galaxia de Andrómeda, describíndoa como unha "pequena nube", e no ano 964 identificou a Gran Nube de Magallães (tamén de Magalláns ou Magallanes) no seu libro titulado سور الكواكب (Libro das Estrelas Fixas), que non sería identificada polos europeos ata a viaxe de Fernão de Magalhães no século XVI. Esta galaxia sería posteriormente anotada de forma independente por Simon Marius no ano 1612.
En 1750 Thomas Wright especulou de forma correcta con que a Vía Láctea tiña unha forma de disco plano, e que algúns dos cúmulos visibles no ceo nocturno eran outras "Vías Lácteas" separadas dela. Posteriormente en 1755 Immanuel Kant empregou o termo "Universos insulares" para describir estes cúmulos de estrelas distantes.
Cara ao final do século XVII Charles Messier compilou un catálogo que contiña os 109 obxectos celestiais máis brillantes con aparencia nebulosa, e William Herschel realizou un catálogo que describía 5000 nebulosas. No ano 1845 William Parsons construíu un novo telescopio co que puido distinguir as nebulosas elípticas das espirais e identificou puntos focais individuais nalgunhas delas, acreditando así a conxectura previa de Kant.
miniatura|250px|Fotografía da "Gran Nebulosa de Andrómeda" de 1899, identificada posteriormente como a galaxia de Andrómeda. No ano 1912 Vesto Slipher realizou estudos espectrográficos das nebulosas espirais máis brillantes para determinar a súa composición, descubrindo que presentaban un efecto Doppler. Isto indicoulle que estas nebulosas estaban a moverse a un ritmo maior cá velocidade das estrelas que el mesmo medira, afastándose da Terra.
En 1917 Heber Curtis observou a nova S Andromedae dentro da "Gran Nebulosa de Andrómeda", nome co que se coñecía naquel momento a galaxia de Andrómeda. Revisando os seus rexistros fotográficos atopou 11 novas máis, apreciando que estas eran de media 10 magnitudes menos brillantes que outras que tiveran lugar dentro da Vía Láctea. Como resultado chegou á estimación de que estas novas se atopaban a unha distancia de 150 000 parsecs. Estes estudos levárono a ser un propoñente da chamada hipótese dos "universos insulares", que sostiña que as nebulosas espirais eran en realidade galaxias independentes.
No ano 1920 tivo lugar o chamado "Gran Debate" entre Harlow Shapley e Heber Curtis, respecto a natureza da Vía Láctea, das nebulosas espirais e das dimensións do Universo. Para apoiar a súa afirmación de que a Gran nebulosa de Andrómeda era unha galaxia exterior, Curtis sinalou a aparencia das liñas escuras que semellaban as nubes de po na Vía Láctea, así como o significante efecto Doppler apreciable.
Uns anos despois, no ano 1922, o astrónomo estoniano Ernst Öpik obtivo unha determinación de distancia que apoiaba a teoría de que a nebulosa de Andrómeda era realmente un obxecto extra-galáctico distante. Usando o telescopio de 100 polgadas do Observatorio do Monte Wilson, Edwin Hubble determinou que as partes exteriores dalgunhas nebulosas espirais eran coleccións de estrelas individuais e identificou algunhas variables cefeidas, o que lle permitiu estimar a distancia ata as nebulosas e indicou que se atopaban demasiado lonxe como para formar parte da Vía Láctea. En 1936 Hubble realizou unha clasificación da morfoloxía galáctica que sería a base das investigacións modernas neste campo.
Investigacións modernas