Les amas de galaxies sont découverts dans les années 1930, principalement par les astronomes Hubble et Zwicky qui commencent à cataloguer les galaxies et en déduisent qu’elles ne sont pas reparties aléatoirement dans l’univers mais ont tendance à s’assembler en différentes structures, dont les amas. Nous savons aujourd’hui que ces derniers sont les plus grandes structures gravitationnellement liées.

Un rassemblement de galaxies est ainsi appelé amas si le nombre de galaxies varie entre 50 et 1000. En dessous de 50 galaxies, on parle plutôt de groupe. Notre galaxie par exemple, La voie lactée, fait partie du Groupe Local.
La masse totale des amas est comprise entre 10^14 et 10^15 masses solaires, pour un diamètre de l’ordre du méga parsec (Mpc).

Représentation de la distribution des galaxies proche projetées sur tout le plan du ciel.

Il existe plusieurs méthodes d’estimations de la masse d’un amas. Certaines permettent d’évaluer la masse des objets à partir de leur luminosité, d’autres sont dynamiques et s’appuient sur l’étude de la dispersion des vitesses des galaxies et du gaz, enfin il existe des méthodes basées sur l’effet de lentillage gravitationnel (qui sera expliqué par la suite).

Cependant, ces différentes estimations ne concordent pas. La masse des objets lumineux est nettement inférieure à la masse estimée de façon dynamique et à la masse provenant de l’analyse du lentillage gravitationnel. Cette incohérence a amené les astronomes à introduire le concept de « matière noire », matière non baryonique qui n’émet aucun rayonnement, uniquement observable à travers les effets gravitationnels qu’elle engendre. Celle-ci est prépondérante dans l’univers et représente 80% de la masse des amas.

La masse des objets visibles provient à 16% du milieu intra amas et à seulement  4% des galaxies.
Le milieu intra amas est composé d’un gaz ionisé extrêmement chaud (entre 10^7 et 10^8 Kelvin). Celui-ci est composé principalement d’atomes ionisés d’hydrogène et d’hélium et constitue la majeure partie de la matière baryonique de l’Univers.  

Enfin, les galaxies sont des systèmes composés d’étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire, dont la cohésion est assurée par la gravitation.

Image représentant l'amas du boulet.Nous distinguons les galaxies, le gaz du MIA en rouge et en bleu la matière noire.

Nous constatons que cet amas n'est pas dans un état dynamique stable.