Galax [av grekiska galaxias, "mjölkvägen"], stjärnsystem. Varje galax består av flera miljarder stjärnor. Den största massan finns dock i gas, stoft och fasta kroppar, som inte utstrålar ljus och som även sträcker sig utanför kärnan av stjärnor och bildar en ungefär klotformad halo kring den.

Vår egen galax, Vintergatan, innehåller ca 200 miljarder stjärnor inom en volym som har formen av en diskus. Denna har en diameter av 100 000 ljusår och en tjocklek av 10 000 ljusår. Galaxer hålls samman av sin egen gravitation. Denna är stark nog att också hålla kvar klotformiga stjärnhopar utanför själva galaxen.

De klotformiga stjärnhoparna innehåller från några tiotusen till en miljon stjärnor som är samlade i en förhållandevis liten volym och som är mycket gamla; någon nybildning av stjärnor tycks inte ske i dessa. Runt Vintergatan finns ca 120 sådana stjärnhopar på ett medelavstånd av 100 000 ljusår. De ingår i galaxens halo. Galaxer har olika utseende. Ett mindre antal är oregelbundna. Ett större antal har elliptisk form, ungefär som en amerikansk fotboll. Cirka tre fjärdedelar är spiralgalaxer: antingen vanliga spiraler med armar som utgår från galaxens centrum eller stavspiraler, där spiralarmar utgår från en stav genom centrum.

Det finns en klassifikation av galaxerna efter strukturen, men man tror numera inte att den har någon motsvarighet i en följd av utvecklingsstadier. Ett vackert exempel på en vanlig spiralgalax är Andromedagalaxen, som ligger 2,2 miljoner ljusår från oss och är mycket lik Vintergatan. Våra närmaste granngalaxer är dock Stora och Lilla Magellanska molnet, två medelstora oregelbundna galaxer på bara 160 000 respektive 200 000 ljusårs avstånd. Galaxer roterar med ett varv på några hundra miljoner år, de inre delarna snabbare än de yttre. En spiralgalax roterar i den riktning armarna pekar (det är alltså inte så att armarna "släpar efter", som i en virvel). De ljusstarkaste stjärnorna är koncentrerade till associationer och öppna stjärnhopar, fördelade längs spiralarmarna.

Associationer kan bestå av några tiotal stjärnor i en grupp med en diameter av ca 40-400 ljusår, öppna stjärnhopar innehåller från något tiotal till något tusental stjärnor i ett område med 5-60 ljusårs utsträckning. En känd sådan stjärnhop är Plejaderna (Sjustjärnorna) i Oxens stjärnbild. Stjärnorna i associationer och öppna hopar är unga, dvs. några tiotals eller hundratals miljoner år gamla (vår egen sol är ca 4,5 miljarder år). Det verkar som om spiralarmarna är områden där stjärnor nybildas ur gasmolnen, kanske genom att stötvågor drar fram genom dem.

Gigantiska mängder materia är samlade i galaxernas centra. Även i närbelägna galaxer ser centralområdena ut som kompakta, lysande massor, så tätt ligger stjärnorna. Centrum i vår egen galax skulle blända oss om det inte doldes av väldiga stoftmoln. I själva mittpunken av en galax finns sannolikt ett jättelikt svart hål. Gas, stoft och hela stjärnor störtar oupphörligt ner i hålet, och den accelererade materian sänder ut oerhörda mängder strålning. Man tror att energin i vissa mycket aktiva och våldsamma galaxer, t.ex. kvasarerna, kommer från extremt stora svarta hål.

De flesta galaxer som vi ser tillhör en andra generation av stjärnsystem. De tunga grundämnen som finns i dem, varav helium är det lättaste, har skapats av fusionsprocesser i stjärnorna i den första galaxgenerationen, som ursprungligen endast bestod av väte. En del av de längst bort belägna objekt som vi kan se bör dock vara förstagenerationsgalaxer, och på grund av ljusets ändliga hastighet ser vi dem så som de var för flera miljarder år sedan.

Alla galaxer avlägsnar sig från varandra, som russin i en jäsande deg. Detta visar att universum expanderar (se big bang). Galaxerna är inte jämnt fördelade i rymden utan bildar galaxhopar. Vintergatan ingår i en hop med tjugotalet galaxer, den "lokala gruppen", men det finns hopar som har upp till tusen galaxer. Vissa kosmologer tror sig också se ännu större strukturer i universum. I stort är materian dock jämnt fördelad i kosmos. Omkring år 1800 fann Herschel att Vintergatan är ett slutet stjärnsystem och utforskade dess form. Han misstänkte att flera "nebulosor", dimmiga objekt som hans teleskop inte kunde upplösa i enskilda stjärnor, var andra, fjärran stjärnsystem. Hans antagande bekräftades på 1920-talet, ungefär samtidigt som man upptäckte att universum expanderar. I dag kan astronomerna observera över en miljard (109) galaxer.