Гала́ктика ( — «молочний») — велика космічна система зір, міжзоряного газу, пилу та темної матерії, поєднаних силою тяжіння.
Типова велика галактика налічує понад 100 мільярдів зір, тоді як карликові галактики можуть містити менш ніж 100 мільйонів зір. Найбільші надгігантські галактики можуть містити десятки трильйонів зір, а в галактиці IC 1101 їхню кількість оцінюють приблизно у 100 трильйонів. У центрах більшості великих галактик містяться надмасивні чорні діри. Більшу частину загальної маси галактик становить темна матерія, яка утворює навколо них протяжні гало; на зорі та газ припадає лише невелика частина загальної маси, коли до неї включають масу темного гало, хоча ця частка істотно залежить від типу галактики та області, у межах якої визначають її масу.
Нашу галактику Чумацький Шлях можна спостерігати на нічному небі як протяжну смугу світла, утворену численними зорями. Інші галактики дуже віддалені: відстані до них вимірюють у парсеках та їхніх кратних одиницях, а для дуже далеких галактик відстань можна оцінювати за космологічним червоним зміщенням. За сприятливих умов неозброєним оком можна побачити чотири галактики: галактики Андромеди (M31) і Трикутника (M33) у північній частині небесної сфери та Велику й Малу Магелланові Хмари у південній. На початку XX століття ще не було відомо, що спостережувані на небі «спіральні туманності» є окремими галактиками. Ідентифікація галактик як окремих структур стала можливою лише після відкриття в 1913 році залежності між періодом пульсації та світністю цефеїд, що дозволило вимірювати значно більші відстані, ніж дозволяв метод паралаксу. В 1923 році Едвін Габбл ідентифікував цефеїду в туманності Андромеди й визначивши відстань до неї, показав, що туманність Андромеди розташована далеко за межами Чумацького Шляху й є окремою галактикою.
За оцінками, у видимому Всесвіті існує від 200 мільярдів до 2 трильйонів галактик. Розміри галактик можуть становити від кількох сотень до сотень тисяч парсеків залежно від їхнього типу та способу визначення розміру. Вони розподілені у Всесвіті нерівномірно, а відстані між окремими галактиками зазвичай мають порядок мегапарсеків. Галактики часто об'єднані в гравітаційно пов'язані групи та скупчення, які можуть входити до складу надскупчень. На найбільших масштабах галактики розташовані вздовж ниток і стінок космічної павутини, які оточують величезні войди (порожнини). Чумацький Шлях є частиною Місцевої групи, яка розташована на периферії надскупчення Ланіакея. Еволюція галактик пов'язана із зореутворенням, рухом та акрецією газу, взаємодіями і злиттями галактик, а також із діяльністю надмасивних чорних дір у їхніх центрах. Дослідження галактик дозволяють астрономам краще розуміти структуру та історію розвитку Всесвіту.
Етимологія та визначення Слово «галактика» (від — «молочний», утвореного від γάλα, род. відм. γάλακτος — «молоко», від праінд. кореня *g(a)lakt- — «молоко») спочатку вживалося на позначення світлої смуги на нічному небі. Сьогодні відомо, що ця смуга є видимою із Землі частиною диска нашої галактики, Чумацького Шляху, або, у буквальному перекладі латинської назви, Молочного Шляху (англ. Milky Way, лат. Via Lactea). Через пізньолатинське galaxias слово потрапило до європейських мов. Чумацький Шлях як помітне явище нічного неба посідає важливе місце в міфологіях та віруваннях багатьох народів.
Із розвитком телескопічних спостережень у XVIII—XIX століттях, зокрема завдяки появі більших і досконаліших телескопів, астрономи відкривали й докладніше досліджували туманні об'єкти, які спочатку часто вважали зоряними скупченнями. Деякі астрономи припускали, що спіральні туманності можуть бути окремими зоряними системами, подібними до нашої. У той період для позначення таких гіпотетичних зоряних систем уживали термін «острівні всесвіти». У XIX столітті термін «галактика» почали вживати не лише щодо Чумацького Шляху, а й щодо інших зоряних систем. Зокрема, використовував його в цьому значенні у книзі «Зоряний Всесвіт: погляд на його упорядкування, рухи та еволюції», опублікованій 1848 року. Значення терміна «галактика» продовжувало змінюватися на початку XX століття. У 1920-х роках Едвін Габбл, застосувавши залежність між періодом пульсації та світністю цефеїд, визначив відстані до M33 і M31, показавши, що вони розташовані далеко за межами Чумацького Шляху. Це стало одним із ключових результатів Великої суперечки щодо природи спіральних туманностей. З розв'язанням Великої суперечки спіральні туманності стали називати спіральними галактиками, а термін «острівні всесвіти» поступово вийшов із ужитку.
На сьогодні поняття галактики визначено наступним чином. Галактика — це велика група зір, газу та пилу, зв'язаних гравітацією. Галактики також містять значну кількість темної матерії, яка формує протяжні гало навколо них. Розміри галактик можуть становити від кількох тисяч до сотень тисяч світлових років залежно від їхнього типу та способу визначення розміру. У центрах більшості великих галактик містяться надмасивні чорні діри, маса яких може становити від сотень тисяч до десятків мільярдів мас Сонця.
Наша галактика має назву «Чумацький Шлях». Також для її позначення вживають слово «Галактика» з великої літери. Термін «Молочний Шлях» позначає світлову проєкцію нашої галактики на небесну сферу.
Історія вивчення галактик
Чумацький Шлях Грецький філософ Демокріт ( 460—370 рр. до н. е.) припускав, що Чумацький Шлях може бути світлом далеких зір. Водночас Арістотель (384—322 до н. е.) вважав, що Чумацький Шлях виник унаслідок «запалювання вогняного видихання деяких зір, які були великими, численними та розташованими близько одна до одної», і що «запалювання відбувається у верхній частині атмосфери, в області Світу, яка безперервно пов'язана з рухом небесних тіл». Філософ-неоплатонік Олімпіодор Молодший ( рр. н. е.) критикував цю думку, стверджуючи, що якби Чумацький Шлях мав підмісячну природу, він повинен був би виглядати по-різному в різний час і в різних місцях на Землі та мати паралакс, якого насправді не спостерігали. На його думку, Чумацький Шлях мав небесну, а не підмісячну природу.
Ібн аль-Хайсам ( 965—1040) здійснив одну з перших систематичних спроб визначити паралакс Чумацького Шляху. Дослідивши його положення відносно Землі, він дійшов висновку, що відсутність вимірного паралаксу свідчить про значну віддаленість Чумацького Шляху від Землі та його небесну, а не атмосферну природу. Перський астроном аль-Біруні (973—1048) припускав, що Чумацький Шлях є «сукупністю незліченних фрагментів природи туманних зір». У XII столітті андалузький астроном Авемпас припустив, що смуга на небі складається з багатьох зір, які майже торкаються одна одної, і виглядає як безперервне зображення внаслідок заломлення світла в підмісячній області. Він посилався на своє спостереження сполучення Юпітера та Марса 1106 або 1107 року як доказ того, що такий ефект виникає, коли два об'єкти перебувають поруч. У XIV столітті сирійський філософ Ібн Кайїм аль-Джаузія припустив, що Чумацький Шлях є «міріадою крихітних зір, розташованих разом у сфері нерухомих зір».
1610 року італійський астроном Галілео Галілей за допомогою телескопа дослідив Чумацький Шлях і показав, що його світло утворюють величезна кількість слабких зір. 1750 року англійський астроном Томас Райт у праці «Оригінальна теорія, або нова гіпотеза Всесвіту» () припустив, що зорі утворюють впорядковану систему та рухаються навколо спільного центру. Він вважав, що їхній рух визначається, зокрема, універсальним законом гравітації та відцентровою силою, а Чумацький Шлях є видимою ізсередини частиною цієї зоряної системи. 1755 року Іммануїл Кант розвинув ідеї Райта, запропонувавши модель Чумацького Шляху як сплощеної системи зір, що обертається, а також припустивши, що деякі туманності можуть бути окремими зоряними системами, подібними до Чумацького Шляху.
1785 року Вільям Гершель спробував визначити форму Чумацького Шляху, підраховуючи кількість зір у різних областях неба. На основі цих спостережень він побудував схему зоряної системи, розташувавши Сонце поблизу її центру. 1790 року, спостерігаючи планетарну туманність NGC 1514, він побачив яскраву зорю, оточену слабкою туманною речовиною, і дійшов висновку, що ця туманність не має зоряної природи. Це стало важливим свідченням того, що принаймні деякі туманні об'єкти не були нерозрізненими скупченнями зір.
У 1920 році Якобус Каптейн, використовуючи підрахунки зір, побудував модель Чумацького Шляху як сплюснутої зоряної системи діаметром близько 15 кілопарсеків, у якій Сонце містилося поблизу центру. Інший підхід Гарлоу Шеплі, заснований на дослідженні розподілу та відстаней до кулястих скупчень, привів до значно більшої оцінки — близько 100 кілопарсеків у діаметрі, причому Сонце, за його моделлю, містилося приблизно за 16 кілопарсеків від центра. Обидві моделі не враховували належним чином вплив міжзоряного поглинання світла, що призводило до помилок в оцінюванні розмірів Галактики. У 1930 році Роберт Джуліус Трюмплер, досліджуючи розсіяні зоряні скупчення, продемонстрував значний вплив міжзоряного поглинання та почервоніння світла.
Відмінність від інших туманностей
Кілька галактик за межами Чумацького Шляху видно на нічному небі неозброєним оком, зокрема галактику Андромеди, Велику й Малу Магелланові Хмари та галактику Трикутника. У X столітті перський астроном Абд аль-Рахман ас-Суфі зробив найдавнішу відому письмову згадку про галактику Андромеди, описавши її як «маленьку хмару». Європейцям Магелланові Хмари були відомі ще до подорожі Фернана Магеллана: першу європейську згадку про них пов'язують з Амеріго Веспуччі, який спостерігав їх під час плавання 1503—1504 років. Назва «Магелланові Хмари» не була дана Магелланом або його хроністом Антоніо Пігафеттою; вона закріпилася в науковому вжитку лише значно пізніше. Пізніше галактику Андромеди незалежно спостерігав Симон Маріус 1612 року.
1734 року філософ Емануїл Сведенборг у своїй праці «Principia» розмірковував про можливість існування інших світів і небесних систем, подібних до нашої. Водночас ці міркування мали переважно спекулятивний характер. 1745 року П'єр Луї Мопертюї, обговорюючи природу туманностей, припускав, що деякі з них можуть бути скупченнями зір, віддаленими від Чумацького Шляху. 1750 року Томас Райт висунув гіпотезу, згідно з якою Чумацький Шлях є обмеженою системою зір, а деякі туманності можуть бути іншими, дуже віддаленими зоряними системами.
Ближче до кінця XVIII століття Шарль Мессьє склав каталог, що містив 109 найяскравіших небесних об'єктів, які виглядали туманними. Згодом Вільям Гершель та його син Джон виявили понад 5000 туманних об'єктів, значну частину яких Джон Гершель каталогізував у 1864 році. У 1845-му лорд Росс дослідив низку туманностей за допомогою великого рефлектора і виявив спіральну структуру об'єкта M51, відомого нині як галактика Вир.
1912 року Весто М. Слайфер отримав першу спектрограму «туманності Андромеди» (M31) і визначив її променеву швидкість, яка становила близько 300 км/с. У подальших спектрографічних дослідженнях він виміряв променеві швидкості інших спіральних туманностей і виявив, що вони значно перевищують типові променеві швидкості зір Чумацького Шляху. До 1915 року Слайфер отримав спектри 15 спіральних туманностей; 13 із них мали додатні променеві швидкості, тобто віддалялися від нас.
1917 року Гебер Дуст Кертіс, аналізуючи нові в «Великій туманності Андромеди» (M31), виявив на фотографічних платівках ще 11 таких об'єктів, доповнивши відому на той час S Андромеди. Кертіс зазначив, що нові в Андромеді були в середньому приблизно на 10 зоряних величин слабшими за нові, що спостерігалися в Чумацькому Шляху. Припустивши, що їхня абсолютна світність була порівнянною, він оцінив відстань до туманності Андромеди приблизно у 150 000 парсеків і використав цей результат як аргумент на користь гіпотези «острівних всесвітів», згідно з якою спіральні туманності є окремими зоряними системами.