Протогалактика (первобытная галактика; англ. protogalaxy, primeval galaxy): в физической космологии — облако межзвёздного газа на стадии превращения в галактику. Считается, что темпы звездообразования в этот период галактической эволюции определяют спиральную или эллиптическую форму будущей звёздной системы: более медленное формирование звёзд из локальных сгустков межзвёздного газа обычно приводит к возникновению галактики спиральной формы. Термин «протогалактика» используется главным образом при описании ранних фаз развития Вселенной в рамках теории Большого взрыва.
Считается, что ранняя Вселенная началась с почти равномерного распределения (каждая частица на равном расстоянии от следующей) материи и тёмной материи. Затем тёмная материя начала собираться в комок под действием гравитационного притяжения из-за начального спектра возмущений плотности, вызванного квантовыми флуктуациями. Это вытекает из принципа неопределённости Гейзенберга, который показывает, что в пустом пространстве могут происходить крошечные временные изменения количества энергии. Пары частица/античастица могут образовываться из этой энергии за счёт эквивалентности массы и энергии, а гравитационное притяжение заставляет другие близлежащие частицы двигаться к ней, нарушая равномерное распределение и создавая центр тяжести, притягивая близлежащие частицы ближе. Когда это происходит при нынешних размерах Вселенной, это незначительно, но положение этих крошечных колебаний, когда Вселенная начала расширяться из одной точки, произвело эффект, усиливавшийся по мере расширения Вселенной, что привело к образованию больших областей повышенной плотности. Под воздействием гравитации этих скоплений тёмной материи близлежащая материя начала падать в более плотную область. Сообщается, что такого рода процесс наблюдался и анализировался Нильссоном и др. в 2006 году. Это привело к образованию газовых облаков, преимущественно водородных, и в этих облаках начали формироваться первые звёзды. Эти облака газа и ранних звёзд, во много раз меньшие, чем наша галактика, были первыми протогалактиками.
Согласно устоявшейся теории, группы небольших протогалактик были притянуты друг к другу гравитацией и столкнулись, что привело к образованию гораздо более крупных «взрослых» галактик, существующих сегодня. Это стало следствием непрерывного процесса иерархической сборки, в ходе которой более крупные тела постоянно формируются в результате слияния более мелких.
Поскольку ранее не было звездообразования для создания других элементов, протогалактики должны были почти полностью состоять из водорода и гелия. Водород, за некоторыми исключениями, должен был связываться с образованием молекул H2. Это изменилось бы по мере того, как началось звездообразование и в процессе ядерного синтеза образовалось бы больше элементов.