Astronomi galaksi

Struktur lengan-lengan spiral Bima Sakti 

Tata Surya kita beredar di dalam Bima Sakti, sebuah galaksi spiral berpalang di Grup Lokal. Ia merupakan salah satu yang paling menonjol di kumpulan galaksi tersebut. Bima Sakti merotasi materi-materi gas, debu, bintang, dan benda-benda lain, semuanya berkumpul akibat tarikan gaya gravitasi bersama. Bumi sendiri terletak pada sebuah lengan galaksi berdebu yang ada di bagian luar, sehingga banyak daerah-daerah Bima Sakti yang tidak terlihat.
Pada pusat galaksi ialah bagian inti, semacam tonjolan berbentuk seperti batang; diyakini bahwa terdapat sebuah lubang hitam supermasif di bagian pusat ini. Bagian ini dikelilingi oleh empat lengan utama yang melingkar dari tengah menuju arah luar, dan isinya kaya akan fenomena-fenomena pembentukan bintang, sehingga memuat banyak bintang-bintang muda (metalisitas populasi I). Cakram ini lalu diliputi oleh cincin galaksi yang berisi bintang-bintang yang lebih tua (metalisitas populasi II) dan juga gugusan-gugusan bintang berbentuk bola (globular), yaitu semacam kumpulan-kumpulan bintang yang relatif lebih padat.
Daerah di antara bintang-bintang disebut medium antarbintang, yaitu daerah dengan kandungan materi yang jarang — bagian-bagiannya yang relatif terpadat adalah awan-awan molekul berisi hidrogen dan unsur lainnya, tempat di mana banyak bintang baru akan lahir. Awalnya akan terbentuk sebuah inti pra-bintang atau nebula gelap yang merapat dan kemudian runtuh (dalam volume yang ditentukan oleh panjang Jeans) untuk membangun protobintang.
Ketika sudah banyak bintang besar yang muncul, mereka akan mengubah awan molekul menjadi awan daerah H II, yaitu awan dengan gas berpijar dan plasma. Pada akhirnya angin serta ledakan supernova yang berasal dari bintang-bintang ini akan memencarkan awan yang tersisa, biasanya menghasilkan sebuah (atau lebih dari satu) gugusan bintang terbuka yang baru. Gugusan-gugusan ini lambat laun berpendar, dan bintang-bintangnya bergabung dengan Bima Sakti.
Sejumlah penelitian kinematika berkenaan dengan materi-materi di Bima Sakti (dan galaksi lainnya) menunjukkan bahwa materi-materi yang tampak massanya kurang dari massa seluruh galaksi. Ini menandakan terdapat apa yang disebut materi gelap yang bertanggung jawab atas sebagian besar massa keseluruhan, tapi banyak hal yang belum diketahui mengenai materi misterius ini