Comme toutes les galaxies, notre Galaxie, la Voie lactée, est un système extrêmement complexe d’étoiles, de gaz et de particules solides (voir la Planche 1 pour une galaxie vue de face et la Planche 2 pour des images de la Voie lactée à différentes longueurs d’onde). Ces éléments baignent dans un champ magnétique, des rayonnements s’étendant sur l’ensemble du spectre électromagnétique, et des particules « cosmiques » neutres ou chargées de toutes énergies. Les galaxies sont liées par leur propre gravité, et leurs différents constituants interagissent fortement, échangeant masse, quantité de mouvement et énergie. Il n’est donc pas possible de faire de ces systèmes une description linéaire dans laquelle les différents éléments seraient analysés les uns après les autres. La description ne pourra se faire que par approximations successives.
Il y a là non seulement une difficulté de présentation, mais aussi une vraie difficulté intellectuelle. Pour beaucoup de problèmes, une étoile peut être considérée comme un système isolé. Une galaxie comme la nôtre est, elle aussi, un système qu’on peut considérer comme isolé en première approximation, mais ce système est bien plus complexe qu’une étoile individuelle. On est donc amené à considérer des sous-systèmes plus simples : amas d’étoiles, nuages de matière interstellaire, etc. que l’on peut essayer de décrire par un modèle pour lequel les interactions avec le reste de la Galaxie sont prises comme des conditions aux limites. Ces conditions aux limites sont issues d’autres observations que l’on a elles-mêmes représentées par des modèles, qui isolent d’autres sous-systèmes avec des degrés variés d’approximation…