In der Nacht des 5. Oktober 1923 belichtete Edwin Hubble mit dem 100-Zoll-Hooker-Teleskop am Mount-Wilson-Observatorium in Kalifornien — damals dem größten der Welt — eine fotografische Platte des Andromedanebels. Bei der Prüfung am nächsten Tag identifizierte er einen Cepheiden am Rand des Nebels. Aus Leavitts Perioden-Leuchtkraft-Beziehung ergab sich eine Entfernung von rund 285 kpc — später auf etwa 770 kpc korrigiert, gut 2,5 Millionen Lichtjahre. Andromeda gehörte nicht zur Milchstraße; sie war eine eigene Galaxie — eine Welteninsel, wie Kant solche Objekte 1755 spekulativ genannt hatte. Die Große Debatte von 1920 zwischen Harlow Shapley, für den die Milchstraße das Universum war, und Heber Curtis, der die Spiralnebel für äußere Galaxien hielt, war mit Hubbles Platte entschieden. Bis 1929 hatte Hubble auch die Beziehung zwischen Rotverschiebung und Entfernung gefunden — das Hubble-Gesetz — und damit zugleich, dass das Universum sich ausdehnt.
Die Hubble-Morphologie (1926) ordnet die Galaxien in Elliptische (glatt sphäroidal, alte Sterne, wenig Gas), Spiralen (Scheibe + Bulge + Arme, andauernde Sternentstehung), Balkenspiralen (die Klasse der Milchstraße), Linsenförmige und Irreguläre. Die Milchstraße ist eine Balkenspirale von rund 100.000 Lichtjahren Durchmesser mit etwa 10¹¹ Sternen; die Sonne sitzt in der Scheibe, etwa 25.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Im galaktischen Zentrum sitzt Sgr A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch von rund 4,1 × 10⁶ Sonnenmassen, dessen Masse durch Verfolgung der Sternbahnen im zentralen Parsec präzise gemessen wurde — ein dreißigjähriges Programm, das Andrea Ghez und Reinhard Genzel den Nobelpreis 2020 einbrachte. Jede untersuchte Galaxie mit Bulge trägt in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch mit etwa 0,5 % der Bulge-Masse — die M-σ-Beziehung —, was auf eine koordinierte Entstehung von SMBHs und Bulges durch einen bis heute strittigen Mechanismus hindeutet. Galaxien ballen sich gravitativ zu Gruppen — von der Lokalen Gruppe (rund achtzig Galaxien, dominiert von Andromeda und der Milchstraße) über den Virgo-Haufen (~1.300 Galaxien, 16 Mpc entfernt) bis zum Coma-Haufen (~1.000 Galaxien, 100 Mpc entfernt). Die Haufen sind durchsetzt von heißem, im Röntgenbereich strahlendem Plasma — dem Intracluster-Medium bei 10⁷ bis 10⁸ K. Auf noch größeren Skalen zeichnen Galaxien das kosmische Netz, dicht entlang von Filamenten, dazwischen Voids. Das Folgenreichste ist, dass der Großteil der gravitierenden Masse unsichtbar bleibt: Rotationskurven von Spiralgalaxien laufen weit jenseits der sichtbaren Scheibe flach weiter, der Gravitationslinseneffekt in Haufen ist mehrfach stärker, als sichtbare Materie erzeugen könnte, und kosmologische Simulationen brauchen kalte Dunkle Materie, um die beobachtete Struktur zu reproduzieren. Der Dunkle-Materie-Halo jeder großen Galaxie wiegt das Fünf- bis Zehnfache der sichtbaren Masse; aus welchem Teilchen sie besteht, gehört zu den zentralen offenen Fragen der Physik.
JWST beobachtet Galaxien bei extremen Rotverschiebungen (z > 10, als das Universum weniger als 500 Millionen Jahre alt war). Frühe Ergebnisse aus 2022–2023 deuteten auf Galaxien hin, die massereicher und zahlreicher waren als erwartet — eine kurze „JWST stellt die Kosmologie auf den Kopf“-Erzählung; sorgfältigere Analysen 2023–2024 zeigten dann, dass viele Hoch-z-Kandidaten Artefakte fotometrischer Rotverschiebungen waren. Der gesicherte Befund lautet: das frühe Universum brachte mehr und hellere Galaxien hervor als die Modelle vor 2022 vorhersagten — aber nicht in einer Weise, die das ΛCDM-Modell ins Wanken bringt. Das Event Horizon Telescope lieferte die ersten Bilder vom Schatten supermassereicher Schwarzer Löcher — M87* im April 2019 und Sgr A* im Mai 2022 — beide stimmig mit den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie für Kerr-Schwarze-Löcher. Das Vera-Rubin-Observatorium wird über seine zehnjährige Durchmusterung Zeitreihen-Daten zu jeder Galaxie am sichtbaren Südhimmel im Takt weniger Nächte liefern — ein wegweisender Datensatz für Gezeiten-Zerreißungen, Supernovae und das Monitoring von Gravitationslinsen.