Галактики. Галактики трех основных морфологических типов — эллиптические, спиральные и неправильные — сильно отличаются по содержанию в них межзвездного газа (меньше всего его в эллиптических, больше всего — в неправильных галактиках) и по интенсивности процесса звездообразования в них. Эллиптические галактики состоят из старых звезд, тогда как в дисках спиральных галактик и в неправильных галактиках продолжаются активные процессы звездообразования и имеется много молодых горячих звезд.  В эволюции галактик важную роль играет  их взаимодействие, столкновения и даже слияния. Изучение морфологии галактик в сопоставлении с составом их звездного населения — одна из активно развивающихся областей внегалактических исследований. Важное открытие было сделано при изучении вращения спиральных галактик по эффекту Доплера (как в  оптическом диапазоне, так и по радиолинии нейтрального водорода с длиной волны 21 см). Оказалось, что в галактиках суммарная масса звезд составляет всего несколько десятков процентов их  полных масс,  остальное — это темная материя, образующая вокруг видимого тела галактики обширное гало, значительно превышающее размеры звездного диска. Существование темной материи подозревалось давно (по измерениям скоростей движений галактик в скоплениях) и в конце 20 в. подтверждено еще несколькими методами, в частности, по наблюдениям гравитационного линзирования излучения далеких галактик и квазаров при распространении его сквозь пространство, искривляемое тяготеющим веществом более близких скоплений галактик, находящихся на луче зрения.

Давняя задача исследования галактик — объяснение природы спиральных ветвей. Считается, что они представляют собой волны плотности, перемещающиеся по вращающемуся звездному диску галактики. В них идет активный процесс звездообразования. В ядрах эллиптических и спиральных галактик находятся сверхмассивные (с массами 10⁶ ¸ 3 ×10⁹  масс Солнца) компактные объекты, по всем признакам  — черные дыры. В непосредственной близости от них наблюдаются газ и звезды, движущиеся со скоростями до тысяч км/с. При захвате газа и звезд этими сверхмассивными черными дырами происходит выделение колоссальной гравитационной энергии, перерабатывающейся в излучение всех спектральных диапазонов, от рентгеновского до радио. Если светимость такого активного ядра галактики превышает светимость целой галактики на 2 — 3 порядка, то объект называется квазаром, при меньшем энерговыделении говорят просто об активной галактике того или иного типа (в зависимости от мощности энерговыделения и геометрии области излучения). Так как выделение энергии в активных ядрах галактик происходит в очень малом объеме, обычно их излучение оказывается переменным. Значительные вариации потока происходят на многих временных шкалах — от ~10 лет до часов, минут и даже нескольких секунд. Захватываемое черной дырой вещество образует вокруг нее вращающийся аккреционный диск (такие диски наблюдаются). В плоскости, перпендикулярной к диску, часто выбрасываются в противоположные стороны две движущиеся с релятивистскими скоростями узкие  коллимированные струи плазмы — джеты, имеющие зачастую колоссальную протяженность, во много раз превышающую размеры галактик и в отдельных случаях доходящую до 1 ¸ 2 мегапарсек, что превышает расстояние между галактиками. Такие джеты наблюдаются во всех диапазонах, от радио до рентгена. Механизм их свечения — синхротронный, т.е. излучение электронов, движущихся в магнитных полях почти  со скоростью света (релятивистских). Изучение процессов, происходящих в ядрах галактик, — одна из актуальнейших проблем астрофизики.