Un grup fosil este un sistem galactic în care unele sau toate galaxiile componente au fuzionat pentru a forma o singură galaxie eliptică. Acest corp are o masă și luminozitate cu raze X comparabile cu suma componentelor sale și este înconjurat de un nor de gaz fierbinte care se extinde pe mai multe raze galactice. Orice membri ai sistemului care nu sunt absorbiți sunt în mod obișnuit îndepărtați și de o magnitudine mult mai mică decât membrul dominant. S-a sugerat că aceste sisteme s-au format într-un trecut foarte îndepărtat și reprezintă stadiul final de evoluție pentru un grup galactic, de unde și termenul „fosilă”.
Majoritatea galaxiilor, inclusiv Calea Lactee, fac parte dintr-un grup local. În cele mai compacte grupuri, galaxiile sunt suficient de aproape pentru a proiecta că gravitația va duce la eventuala lor fuziune într-un singur corp, centrat într-un halo de materie întunecată. Aceasta este materie care nu emite sau reflectă radiații, dar poate fi detectată prin efectele gravitaționale. Prezența materiei întunecate este dedusă din norii mari de gaz care emit niveluri ridicate de radiații cu raze X care înconjoară de obicei aceste sisteme. Se crede că un astfel de proces formează un grup fosil pe parcursul a câteva miliarde de ani.
Au fost făcute observații ale grupurilor galactice care par a fi în proces de formare a unui grup fosil. Acestea au întărit ideea că este rezultatul comun pentru sistemele cu o anumită densitate și singura metodă de formare a grupurilor de fosile. Cercetările ulterioare au arătat însă că formarea fosilelor este în sectoare mai puțin dens populate. În plus, au fost examinate grupuri masive de fosile care nu ar fi putut rezulta din modele comune de frecare dinamică în viața cunoscută a universului.
Cel mai masiv grup de fosile cunoscut a fost studiat folosind observatoarele spațiale cu raze X XMM-Newton și Chandra, precum și telescoape cu infraroșu de la sol. Galaxia sa eliptică este de 500 de miliarde de ori mai luminoasă decât Soarele, are o masă de peste 300 de trilioane de mase solare și se află într-un halou de gaz supraîncălzit cu un diametru de trei milioane de ani lumină. Conform viziunii acceptate a formării grupurilor de fosile, o structură de această dimensiune nu ar fi trebuit să fie posibilă în timpul disponibil.
A fost propusă o teorie alternativă a formării în care efectele frecării dinamice care acționează asupra corpurilor care se deplasează pe orbite circulare în jurul centrului de masă sunt înlocuite cu un model asimetric. Dacă masa este trasă spre centru de-a lungul filamentelor sau structurilor galactice sub formă de filamente, forțele cunoscute pot explica formarea într-un ritm mult mai rapid. Asemănările dintre galaxiile eliptice ale grupurilor de fosile și galaxiile luminoase din grupuri mari sugerează un alt proces de formare. Procesul final de formare a grupurilor de fosile ar putea fi faza inițială de formare pentru grupurile de cluster.