銀河団は宇宙で最大の重力拘束構造を持つ。 そのため、最も大きなスケールでの物質構造の強力なトレーサーであり、宇宙そのものの特性を測定することができる。 また、銀河、重力、プラズマ、活動銀河核、超巨大ブラックホール、星形成の相互作用を理解するための魅力的な宇宙実験室でもあります。
MACS1206銀河団の光学画像、X線コンター付き (N. Clerc, J. Ridl). 光学データはMPI/ESO 2.2m望遠鏡のWFIで、X線データはXMM-Newtonで取得したものです。 
銀河団は全質量の約85％を占める暗黒物質によって支配されています。 暗黒物質は、他の物質やその近くを通る光に対する引力の影響によってのみ検出することができます。 通常の光を発する物質のほとんどは、高温のプラズマ（電子と原子核が結合していないほど高温のガス）である星団内物質（ICM）である。 銀河団には10個から1000個もの銀河が存在しますが、その質量は全体の2％程度にすぎません。 銀河団にはさまざまな質量があり、最も質量の小さいものが銀河団として知られています。
銀河団が持つ巨大なポテンシャル井戸のために、ICMは高温になっています。 銀河団に落下した物質の重力ポテンシャルエネルギーによって、ガスが数千万℃まで衝撃加熱される。 銀河団の大きさゆえ、この物質は非常に希薄で、1立方メートルの銀河団におよそ10個から1億個の粒子しか入っていません。 密度は銀河団の中心に向かって高くなる。 ICMはその高温のため、制動放射過程によってX線を強く放射し、ICMの密度の2乗に比例した明るさで放射します。
高エネルギー（HE）グループでは、主にX線放射によって星団を研究していますが、これは星団の発見とその性質を調べる最も確実な方法の1つです。 他の波長帯からの情報も、クラスターを発見し、その性質を検証するための強力な独立した方法となります。 銀河の数や速度を調べることもできます。重力の大きな銀河団では、銀河の数が多く、重力場によって銀河が速く動くからです。 また、銀河団を通過する宇宙マイクロ波背景光の周波数が変化する「スニャエフ・ゼルドヴィッチ（SZ）効果」と呼ばれる現象が、銀河団に影響を与えることも分かっています。 もう一つの方法は、銀河団の背後にある銀河からの光に銀河団が与える影響を調べることです。 銀河団の大きな質量は、銀河団を通過する光を「重力レンズ効果」と呼ばれるプロセスで曲げます。
銀河団を用いた宇宙論
宇宙の基本的な性質は、銀河団がどのように形成され、その生涯を通じて成長していくかに影響を与えます。 宇宙の膨張速度（H0）、暗黒物質ではなく普通の物質の割合（Ωm）、暗黒エネルギーと呼ばれる不思議な反発力の強さ（ΩΛ）、ゆらぎの成長の強さ（σ8）などがその例です。 したがって、クラスターを研究することによって、宇宙の性質を測る（宇宙論を行う）ことができます。
eROSITA で検出されると予測される赤方偏移と質量によるクラスター数 (Merloni et al.) 。) 
これができる主要な方法は、特定の質量のクラスタが我々からの距離の関数としていくつあるかを数えることである。 望遠鏡で遠くを見ると、光が届くまでに時間がかかるので、宇宙の過去を見ているようなものです。
MPEのHEグループは、2016年に打ち上げ予定のロシアのレントゲン衛星「SRG」に搭載する観測装置「eROSITA」の建設に中心的な役割を担っています。 この衛星は、X線領域で数回のサーベイを行い、5万から10万個の銀河団やその他の天体を発見する予定です。 また、X線観測を補完するために、大規模な分光観測や撮像観測が行われます。 また、銀河団を構成する100〜1000個の銀河が放つ光を解析することで、銀河団までの距離や観測された時間帯を評価し、サーベイを補完することができます。
銀河団天体物理学
X線で見たコマ団における剥離ガスの繊維（ピンク） (Sanders et al. 2013)。 
銀河団では多くの物理過程が重要である。 暗黒物質は直接見ることができないが、その物理はよく理解されていると考えられている。 しかし、銀河団内のガスやプラズマの物理はあまり理解されていない。 例えば、銀河団の中心には、活動的な超巨大ブラックホール、すなわち活動銀河核（AGN）が存在することがよくあります。 このAGNは、星団の中心でICMが急速に冷えるのを防ぐ役割を担っていると考えられています。 ブラックホールに物質が取り込まれる過程で、高エネルギーの物質がICMに噴射され、巨大な物質の泡を膨らませて周囲のガスを加熱しているのです。 これをAGNのフィードバックと呼びますが、どのような現象が起きているかはまだ分かっていません。 また、ICMは乱流であると考えられています。 どの程度の乱流があり、それが銀河団にどのような影響を与えるかは、まだよく分かっていません。 また、星が作り出した金属（酸素、鉄、シリコンなどの重元素）がICMに濃縮されている様子も興味深い物理です。
星団の天体物理学を研究することは、それ自体だけが重要なのではありません。 星団で観測される物理過程は、宇宙論のプローブとして使用できる能力にも影響する。 例えば、AGNのフィードバックは、銀河団全体の温度やX線の明るさ、すなわち銀河団の質量を測る主な方法の2つに影響を与える。 また、銀河団の物理は、銀河団を発見する能力にも影響を与えます
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