In un'epoca remota, più di dieci miliardi di anni fa, l'Universo cominciava ad assumere un aspetto simile a quello in cui noi viviamo. Dopo una fase primordiale in cui prevaleva una sostanziale uniformità, materia ed energia assumevano ruoli distinti e la materia si organizzava nelle strutture che oggi osserviamo. Una parte della materia (la "materia luminosa") si sarebbe rivelata in forma di galassie, principalmente costituite da stelle e a loro volta raggruppate in strutture su larga scala quali ammassi e superammassi di galassie. Un'altra parte della materia, non visibile (la "materia oscura" che rappresenta probabilmente la maggior parte della massa dell'Universo), si sarebbe invece rivelata in modo indiretto attraverso il suo effetto gravitazionale sulla materia luminosa. In questo ambito si inseriscono le diverse attività di ricerca sviluppate dai ricercatori dell'INAF-OAC che confluiscono nell'area di "Fisica delle Galassie e Cosmologia".
Queste si articolano principalmente :

• nello studio dell'evoluzione delle galassie, attraverso l'analisi della struttura interna e delle proprietà delle popolazioni stellari di galassie di tutti i tipi morfologici, normali e attive, in diversi ambienti cosmici e a diversi redshift. Queste proprietà vengono studiate in un intervallo di lunghezze d'onda molto ampio (dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso) permettendo di porre vincoli affidabili su quantità quali massa, età e composizione chimica;
• nello studio della materia oscura su piccola scala (galassie) e grande scala (ammassi di galassie), utilizzando traccianti diversi, quali stelle e gas nelle galassie, e il "lensing gravitazionale", che descrive gli effetti della deflessione gravitazionale subita dalla luce emessa da una galassia, e quindi la sua deformazione, nel passaggio accanto ad altre galassie;
• nella determinazione delle distanze extragalattiche: un'accurata stima delle distanze, soprattutto delle galassie più lontane, è fondamentale per determinare parametri come le dimensioni lineari e la luminosità delle galassie, e la velocità di espansione e l'età dell'universo (costante di Hubble).

Per questi studi, gli astronomi dell'INAF-OAC si avvalgono di dati provenienti dai più avanzati strumenti disponibili come, ad esempio, i telescopi dell'"European Southern Observatory" (ESO), dalla classe dei 4m (ESO-NTT) a quella degli 8m (ESO-VLT), e di altri strumenti come il Telescopio Nazionale Galileo, Keck, KPNO, WHT ed il telescopio spaziale Hubble. Tutti questi dati, confrontati con le previsioni teoriche, permettono di porre vincoli alle proprietà fisiche e ai meccanismi di formazione ed evoluzione delle galassie.