星系
宇宙島
星系，別稱宇宙島，源自於希臘語的γαλαξίας (galaxias)。廣義上星系指無數的恆星系（包括恆星的自體）、塵埃（如星雲等）組成的運行系統。參考銀河系，它是一個包含恆星、氣體的星際物質、宇宙塵和暗物質，並且受到重力束縛的大星系。
典型的星系，從只有數千萬顆恆星的矮星系到上兆顆恆星的橢圓星系都有，全都環繞著質量中心運轉。除了單獨的恆星和稀薄的星際物質之外，大部分的星系都有數量龐大的多星系統、星團以及各種不同的星雲。
在可觀測宇宙中，星系的總數可能達到一千億個（10）以上。 大部分星系直徑介於1,000至10,0000秒差距，彼此之間距離則是百萬秒差距的數量級。 星系際空間（存在於星系之間的空間）充滿了極稀薄的等離子，平均密度小於每立方米一個等離子。多數的星系會組織成更大的集團，成為星系群或團，而星系群又會聚集成更大的超星系團。這些更大的集團通常被稱為大尺度纖維結構，分佈於宇宙中巨大的空洞周圍。
星系
星系際介質被認為主要是電離氣體的原因是以地球的標準來看，它的溫度被認為是相當高的(雖然有些地區以天文物理的標準來看只是溫暖)。當氣體由空洞進入星系際介質，它被加熱至10K到 10K，這是足夠讓氫原子在碰撞時被撞出的電子成為自由電子，像這種溫度的星系際介質被稱為溫熱星系際介質(WHIM)。電腦模擬顯示，在宇宙中約有一半的原子物質可能存在於這種溫熱、稀薄的狀態。當氣體從溫熱星系際介質的纖維狀結構進入星系團的宇宙斯狀結構的界面時，它的溫度會升得更高，溫度可以達到10K或更高。
歷史上，星系是依據它們的形狀分類的（通常指它們視覺上的形狀）。最普通的是橢圓星系，有著橢圓形狀的明亮外觀；漩渦星系是圓盤的形狀，加上彎麴塵埃的旋渦臂；形狀不規則或異常的，通常都是受到鄰近的其他星系影響的結果。鄰近星系間的交互作用，也許會導致星系的合併，或是造成恆星大量的產生，成為所謂的星爆星系。缺乏有條理結構的小星系則會被稱為不規則星系。在可以看見的可觀測宇宙中，星系的總數可能超過一千億個以上。大部分的星系直徑介於1,000至100,000秒差距，彼此間相距的距離則是百萬秒差距的數量級。星系際空間（存在於星系之間的空間）充滿了極稀薄的電漿，平均密度小於每立方公尺一個原子。多數的星系會組織成更大的集團，成為星系群或團，它們又為聚集成更大的超星系團。這些更大的集團通常被稱為薄片或纖維，圍繞在宇宙中巨大的空洞周圍。
星系
在宇宙中，由兩顆或兩顆以上星球所形成的繞轉運動組合體叫做星系。星球的繞轉形式有兩種：一是眾多質量小的星球繞質量大的中心星球轉動，如太陽系眾多行星和彗星等繞太陽轉動；二是兩顆星球圍繞共同質心相互轉動。絕大多數星系屬於前者。
星系大小差異很大。橢圓星系直徑在3300光年到49萬光年之間；漩渦星系直徑在1.6萬光年到16萬光年之間；不規則星系直徑大約在6500光年到2.9萬光年之間！星系的質量一般在太陽質量的100萬到1萬億倍之間！（註釋：兆這個單位是中國古代說法，現在一般認為是1乘以10的六次方，容易引起歧義）
星系內部的恆星在運動，而星系本身也在自轉，整個星系也在空間運動。傳統上，天文學家認為星系的自轉，順時針方向和逆時針方向的比率是相同的。但是根據一個星系分類的分散式參與項目Galaxyzoo的觀察結果，逆時針旋轉的星系更多一些！
星系具有紅移現象，說明這些星系在空間視線方向上正在離我們越來越遠。這也是大爆炸理論的一個有力證據。星系在大尺度的分佈上是接近均勻的；但是小尺度上來看則很不均勻。例如大麥哲倫星系和小麥哲倫星系組成雙重星系，它們又和銀河系組成三重星系！
對我們自己的銀河系和其它星系的調查開始於詹姆斯·畢倪和邁克爾·馬黎·費爾德的報告書：星系天文學(Galacticastronomy)。
在1610年，伽利略使用他的望遠鏡研究天空中明亮的帶狀物，也就是當時所知的銀河，並且發現它是數量龐大但光度暗淡的恆星聚集而成的。在1755年的一篇論文，伊曼紐爾·康德借鑒更早期由托馬斯·懷特工作完成的素描圖，推測(正確的)星系可能是由數量龐大的恆星轉動體，經由重力的牽引聚集在一起，就如同我們的太陽系，只是規模更為龐大。
恆星聚集成盤狀，我們由盤內透視的效果，將會看成一條在夜空中的光帶。康德也猜想某些在夜空中看見的星雲可能是獨立的星系。
第一位嘗試描述銀河系的形狀和太陽位置的天文學家是威廉·赫歇爾，他在1785年小心的計算天空中在不同區域的恆星數目，得到了太陽系在中心的橢圓星系的圖像，這與1920年卡普坦得到的結果非常類似，只是比較小些(直徑大約15,00秒差距)。 赫歇爾製作了當時最大的望遠鏡，發現了天王星。他同樣關注恆星世界。在多年觀測后，他根據天空中各個方向的恆星數量，於1785年畫下了一幅銀河繫結構圖。由於無法測定遙遠恆星的距離，赫歇爾假設天空中所有恆星具有相同的發光本領，並根據實際觀測到的恆星亮度來估計它們到地球的距離。他得到的銀河系“畫像”扁而平，具有不規則輪廓，太陽位於銀河系中央。赫歇爾用統計法首次確認了銀河係為扁平狀圓盤的假說，從而初步確立了銀河系的概念。
1906年，荷蘭天文學家卡普坦提出“選區計劃”，重新研究銀河系的結構。他得到的銀河系模型與赫歇爾類似：太陽居中，中心的恆星密集，邊緣稀疏。
1918年，沙普利提出，銀河系是一個透鏡狀的恆星系統，其中心位於人馬座方向，而不是太陽系。後來的觀測逐漸證明，沙普利的模型較為接近真實的銀河系，因而被沿用至今。
星系圖
哈洛·夏普利使用另一種不同的方法，建立在球狀星團的分佈上，得到了一幅完全不同的圖像：一個直徑約70,000秒差距的扁平盤狀，而且太陽在遠離中心的位置上。但兩者的分析都沒有考慮到星際塵埃在銀河盤面上造成的光線的吸收的量；一旦羅伯特·朱利葉斯·庄普勒在1930年經由研究疏散星團確定了這個作用之後，我們所認知的銀河系圖樣就浮現出來了。在1944年，亨德力克·赫爾斯特預言氫原子會輻射出21公分波長的微波，結果在1951年便發現來自星際氫原子的輻射線。這條輻射線允許對星系做更深入的研究，因為他不會被星際塵埃吸收，並且來自他的都卜勒位移能夠映像出星系內氣體的運動。
這些觀測導致轉動的假定，分辨出在星系中心的棒狀結構，配合無線電望遠鏡，在其它星系的氫原子也能被追蹤到。在1970年，維拉·魯賓的研究發現星系可見的總質量(恆星和氣體)不能適當地說明星系中氣體的轉動速度。如今星系自轉問題已經用於解釋未能觀察到的大量暗物質。
從1990年代開始，哈柏太空望遠鏡提高了觀測的效益，尤其是，他確認了神秘的暗物質不可能是在星系中的暗弱小天體。哈柏深空，對天空的一個區域進行極長時間的曝光，提供了宇宙中可能有多達1,750億個星系的可能證據。在不可見光的光譜偵測技術上的改進(無線電望遠鏡、紅外線攝影機、X射線望遠鏡)，讓人類可以見到連哈柏太空望遠鏡也看不見的其它星系。特別是，對天空中隱匿帶（天空中被銀河系遮蔽的部分）的星系巡天，揭露了相當數量的新星系。
星系主要分成三類：橢圓星系、螺旋星系和不規則星系。對星系類型更明確與廣泛的描述會在哈柏序列的條目中敘述。因為哈柏序列是根據視覺的型態，他也許會錯過某些星系的重要特徵，例如恆星形成率(在星爆星系或活躍星系的核心)。透鏡星系是介於橢圓星系和旋渦星系之間的一種星系。
根據哈勃星系分類法，星系的類型E表示橢圓星系，S是螺旋星系，SB是棒旋星系，S0是透鏡星系。
哈勃星系分類法根據橢圓星系橢率的估計進行分類，從E0，接近圓形的，到E7，非常瘦長的。這些星系，不論視線的角度是如何，都有著橢圓形的外觀。她們看似沒有任何的結構，而且相對來說星際物質的成分也很少。通常這些星系會有少量的疏散星團和少量新形成的恆星，取而代之的是老年的，與以各種不同方向環繞星系的中心，已經成熟的恆星為主。她們的一些性質類似小了許多的球狀星團。
“哈勃深空”照片
類型
橢圓星系分為七種類型，按星系橢圓的扁率從小到大分別用E0-E7表示，最大值7是任意確定的。該分類法只限於從地球上所見的星系外形，原因是很難確定橢圓星系在空間中的角度。
不規則星系沒有一定的形狀，而且含有更多的塵埃和氣體，用Irr表示。另有一類用S0表示的透鏡型星系，表示介於橢圓星系和旋渦星系之間的過渡階段的星系。
屬E0型橢圓星系的NGC4552。該星系位於室女座。
NGC4486，同樣位於室女座，屬E1型橢圓星系。
NGC4479屬於E4型橢圓星系，位於室女座。
仙女座
位於六分儀座的NGC3115，屬E7型橢圓星系，也有把它歸為S0型的。
在螺旋星系，螺旋臂的形狀近似對數螺線，在理論上顯示這是大量恆星一致轉動造成的一種干擾模式。像恆星一樣，螺旋臂也繞著中心旋轉，但是旋轉的角速度並不是常數，這意味著恆星會穿越過螺旋臂，螺旋臂則是高密度區或是密度波。當恆星進入螺旋臂，他們會減速，因而創造出更高的密度；這就類似波將在高速公路上的車速延緩一樣。螺旋臂能被看見，是因為高密度促使恆星在此處誕生，因而螺旋臂上有許多明亮和年輕的恆星。
我們自己的星系，銀河系，有時就簡稱為銀河，是一個有巨大星系盤的棒旋星系，直徑大約三萬秒差距或是十萬光年，厚度則約為三千光年；擁有約三千億顆恆星(3×1011)和大約六千億顆太陽的質量。
(Spiral Galaxy, S-type Galaxy)具有旋渦結構的河外星系稱為旋渦星系，在哈勃的星系分類中用S代表．螺旋星系的螺旋形狀，最早是在1845年觀測獵犬座星系M51時發現的．螺旋星系的中心區域為透鏡狀，周圍圍繞著扁平的圓盤．從隆起的核球兩端延伸出若干條螺旋狀旋臂，疊加在星系盤上．螺旋星系可分為正常漩渦星系和棒旋星系兩種．按哈勃分類，正常漩渦星系又分為 a、b、c三種詞型：Sa型中心區大，稀疏地分佈著緊卷旋臂；Sb型中心區較小，旋臂較大並較開展；Sc型中心區為小亮核，旋臂大而鬆弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星、超巨星、電離氫區外，同時還有大量的塵埃和氣體分佈在星系盤上。從側面看在主平面上呈現為一條窄的塵埃帶，有明顯的消光現象。
漩渦星系通常有一個籠罩整體的、結構稀疏的暈，叫做星系暈。其中主要是星族Ⅱ天體，其典型代表是球狀星團。一個中等質量的漩渦星系往往有100~300個球狀星團。隨機地散布在星系盤周圍空間。在往外，可能還有更稀疏的氣體球，稱為星系暈。漩渦星系的質量為十億到一萬億個太陽質量，對應的光度是絕對星等-15~-21等。直徑範圍是5~50Kpc。Sa型星系的總光譜型為K，Sb型為F~K, Sc型為A~F。產生總光譜的主要天體既有高光度早型星，又有高光度晚型星。星族Ⅰ天體組成星系盤和旋臂，星族Ⅱ天體主要構成星系核、星系暈和星系冕。
(Barred Sprial Galaxy, SB-type Galaxy)棒旋星系是中心呈長棒形狀的螺旋形星系，一般的螺旋形星系的中心是有圓核的，而棒旋形星系的中心是棒形狀，棒的兩邊有旋形的臂向外伸展。
旋渦星系，分為兩族，一族是中央有棒狀結構的棒旋星系，用SB表示
另一種是無棒狀結構的旋渦星系，用S表示。這兩類星系又分別被細分為三個次型，分別用下標a、b、c表示星系核的大小和旋臂纏繞的鬆緊程度。
最完美的環狀星系
位於獅子座的NGC3623，屬Sa型旋渦星系。
屬Sb型的NGC3627旋渦星系，位於獅子座。
NGC3351位於獅子座，屬SBb型棒旋星系。
SBc型棒旋星系NGC3992，位於大熊座。
球狀星團半人馬座
儘管橢圓星系和螺旋星系是很明顯與突出的，宇宙中大部分的星系都是矮星系，這些微小的星系都不到銀河系百分之一的大小，只擁有數十億顆的恆星。許多矮星系可能都會環繞著單獨的大星系運轉，我們的銀河至少就有一打這樣的矮星系。矮星系依樣可以分成橢圓、螺旋和不規則。因為矮橢圓星系外觀上與大的橢圓星系有一點相似，因此她們經常被稱為矮球狀星系來取代。
類型：
獵犬座的NGC5194旋渦星系，屬Sc型。左側是一個矮星系。
有部分我們觀察到的星系被分類為活躍星系，也就是說，來自星系的總能量除了恆星、塵埃和星際介質之外，還有另一個重要的來源。像這樣的活躍星系核的標準模型，根據能量的分佈，認為是物質掉落入位在核心區域的超重質量黑洞造成的。
以X射線的形式，輻射出高能量的星系被分類為賽弗特星系、類星體、或蠍虎BL類星體。從由核心噴發出的相對噴流發射出無線電頻率的活躍星系被分類為無線電星系。在統一場論的星系模型中，這些不同類的星系被解釋為從不同角度觀察所得到的結果。
不規則星系(Irregular Galaxy, Irr-type Galaxy) 外形不規則，沒有明顯的核和旋臂，
星系
星族成分和Sc型螺旋星系相似：O-B型星、電離氫區、氣體和塵埃等年輕的星族I天體占很大比例。 II型的具有無定型的外貌，分辨不出恆星和星團等組成成分，而且往往有明顯的塵埃帶。一部分II型不規則星系可能是正在爆發或爆發后的星系，另一些則是受伴星系的引力擾動而扭曲了的星系。所以I型和II型不規則星系的起源可能完全不同。
類型：
銀河系的衛星系“大麥哲倫雲”，屬不規則星系。
NGC3034不規則星系，位於大熊星座。
獨立星系和從屬星系
按照星系之間是否有隸屬關係，將宇宙中的星系劃分為 獨立星系和 從屬星系。在宇宙空間中獨立運行，它沒有環繞中心體旋轉，這樣的星系叫做獨立星系。而環繞中心體運行的星系如太陽系繞銀心運轉，地月星系繞太陽運轉，這樣的星系叫做從屬星系。
核旋轉星系和核不旋轉星系
按照中心星是否旋轉，劃分為 核旋轉星系和 核不旋轉星系。在宇宙中獨立星系它的核有的旋轉有的不旋轉。而從屬星系它的核都是旋轉的。
直線運動星系和曲線運動星系
按照星系運行的軌跡，劃分為 直線運動星系和 曲線運動星系。在宇宙空間中，那些獨立星系在主星帶領下按照主星形成時的射線方向在宇宙空間內進行直線運行。有的星系如從屬星系則是繞著主星進行曲線運行。
系內星系和宇宙星系
按照星系所在的空間位置，劃分為 系內星系和 宇宙星系。凡是在星系內運動的星系叫做系內星系；凡是在星系外宇宙空間里獨立運動的星系叫做宇宙星系。
年老星系和年輕星系
按照星系形成的年齡，劃分為 年老星系和 年輕星系。凡是那些在宇宙空間中或在星系內部形成時間比較長年齡大的星系叫做年老星系，年老的星系大都已演化成為比較規則的星系；在宇宙空間或在星系內部有的星系剛剛形成或形成不久，這樣的星系叫做年輕的星系，年輕的星系大都呈不規則狀態。
中心式星系和伴星式星系
按照星系中星球的關係，劃分為 中心式星系和 伴星式星系。由眾小質量星球繞大質量星球運動所組成的星系叫做中心式星系，如太陽系、銀河系等；由兩顆星球互繞二者中心質點運動所組成的星系叫做伴星式星系，如地球和月亮所組成的地月星系。
非常少數的星系是單獨存在的，這些通常都被認為是視場星系。許多星系和一定數量的星系之間有重力的束縛。包含有50個左右星系的集團叫做星系群，更大的包含數千個星系，橫跨數百萬秒差距空間的叫做星系集團。星系集團通常由一個巨大的橢圓星系統治著，他的潮汐力會摧毀鄰近的衛星星系，並將質量加入星系中。超星系集團是巨大的集合體，擁有數萬個星系，其中有星系群、星系集團和一些孤單的星系；在超星系集團尺度，星系會排列成薄片狀和細絲，環繞著巨大的空洞。在上述的尺度中，宇宙呈現出各向同性和均質。
我們的銀河系是本星系群中的一員，相對來說是一個直徑大約1022百萬秒差距的小星系群。銀河系和仙女座星系是這個群中最大的兩個星系，許多其它的矮星系都是這兩個的衛星星系。本星系群是以室女座星系團為中心的巨大星系群與星系集團集合體的一部分。
星系在宇宙中呈網狀分佈。從大尺度看，星系包圍著一個個像氣泡一樣的空白區域，在整體上形成類似蜘蛛網或神經網路的結構，稱之為宇宙大尺度分佈。
星系之形成和演化向來都眾說紛紜，有些已經被廣泛接受，但仍然有不少人質疑。
棒旋星系
雖然在今時今日，關於星系形成的學問有不少人質疑，但大抵在星系形成研究方面，隨著研究的深入，已伸展至星系演化方面。在天文物理學中，有關星系形成和演化的問題有：
在一個均質的宇宙中，我們是否居住在一個獨特而與眾不同的場所？
星系是如何形成的？
星系是如何隨著時間改變的？
“哈勃深空”照片
按照宇宙大爆炸理論，第一代星系大概形成於大爆炸發生后十億年。在宇宙誕生的最初瞬間，有一次原始能量的爆發。隨著宇宙的膨脹和冷卻，引力開始發揮作用，然後，幼年宇宙進入一個稱為“暴漲”的短暫階段。原始能量分佈中的微小漲落隨著宇宙的暴漲也從微觀尺度急劇放大，從而形成了一些“溝”，星系團就是沿著這些“溝”形成的。
哈勃太空望遠鏡拍攝的遙遠的年輕星系照片，其中包含有正在形成中的星系團（原星系）。十八個正在形成中的星系團的單獨照片。每個團快距地球約一百十億光年。著名的“哈勃深空”照片。展示了一千多個在宇宙形成后不到十億年內形成的年輕星系。哈勃深空圖片。箭頭所指的可能是迄今為止發現的最遙遠的星系。阿貝爾2218星系群。照片反映了宇宙中的“引力透鏡”現象。兩個相鄰的星系NGC1410、NGC1409因引力作用而互相吸取物質。
位於后髮座的星系
原來星系的質量變得越大，它們吸引的氣體也就越多。一個個雲團各自的運動加上它們之間的相互作用，最終使得原星系開始緩慢自轉。這些雲團在引力的作用下進一步坍縮，一些自轉較快的雲團形成了盤狀；其餘的大致成為橢球形。這些原始的星系在獲得了足夠的物質后，便在其中開始形成恆星。這時的宇宙面貌今天已經差不多了。星系成群地聚集在一起，就像我們地球上海洋中的群島一樣鑲嵌在宇宙空間浩瀚的氣體雲中，這樣的星系團和星系際氣體伸展成纖維狀的結構，長度可以達到數億光年。如此大尺度的星系群集在廣闊的空間呈現為球形。
星系：在茫茫的宇宙海洋中，千姿百態的“島嶼”，星羅棋布，上面居住著無數顆恆星和各種天體，天文學上稱為星系。我們居住的地球就在一個巨大的星系——銀河系之中。在銀河系之外的宇宙中，像銀河這樣的太空巨島還有上萬億個，它們統稱為河外星系。
星團：在銀河系眾多的恆星中，除了以單個的形式，或組成雙星、聚星的形式出現外，也有以更多的星聚集在一起的。星數超過10顆以上，彼此具有一定聯繫的恆星集團，稱為星團。使這些恆星團結在一起的是引力。星團的成員多的可達幾十萬顆。它們又可以分成疏散星團和球狀星團兩類。銀河系中遍布著星團，只是不同的地方星團的種類也不同。
星云：星雲是一種由星際空間的氣體和塵埃組成的雲霧狀天體。星雲中的物質密度是非常低的。如果拿地球上的標準來衡量，有些地方几乎就是真空。但星雲的體積非常龐大，往往方圓達幾十光年。因此，一般星雲比太陽還要重得多。星雲的形狀千姿百態。有的星雲形狀很不規則，呈瀰漫狀，沒有明確的邊界，叫瀰漫星雲；有的星雲像一個圓盤，淡淡發光，很像一個大行星，所以稱為行星狀星雲。
星座：相對於星系，星座更具有感性的意味。星座是依據夜空中所能觀測恆星的聚合形態而劃分的，劃分的依據是視覺而不是真實的恆星位置，因而同一星座的恆星往往來自不同的星系，它們從宇宙的不同位置共同發出的可見光到達地球，就被人為劃分成了星座。
1、橢圓星系：呈橢圓形，沒有懸臂結構。
其中又分為：E0,E1……E7，數字越大，星系越扁
2．漩渦星系
（1）核心部分為橢圓形：Sa,Sb,Sc
（2）出現棒狀結構：SBa,SBb
（3）透鏡星系：介於E與Sa之間：SO
3．不規則星系
Irr 1(羅馬數字）：顏色偏藍
Irr 2（羅馬數字）：顏色偏黃
4.星系活躍分類
藍星系：即星系中恆星生成十分活躍，充滿了年輕的藍色恆星
紅星系：即星系中恆星生成很緩慢或完全停滯，充滿了年老的紅色恆星
綠谷星系：處於上述兩者之間的的星系，是藍星系向紅星系轉變的過程，例如銀河系
在沒有燈光干擾的晴朗夜晚，如果天空足夠黑，你可以看到在天空中有一條瀰漫的光帶。這條光帶就是我們置身其內而側視銀河系時所看到的它布滿恆星的圓面——銀盤。銀河系內有約1000-4000億顆恆星，只是由於距離太遠而無法用肉眼辨認出來。由於星光與星際塵埃氣體混合在一起，因此看起來就
球狀星團半人馬座
天鵝-人馬座方向的銀河。
輝煌的銀河系中心（銀核）部分。
輝煌的銀河系中心（銀核）部分II。
織女、牽牛星-人馬座方向的銀河。
天鷹-人馬座方向的銀河。
長盾-人馬座方向的銀河。
從我們所處的角度很難確切地知道銀河系的形狀。但隨著近代科技的發展，探測手段的進步在某種程度上克服了這些障礙，揭示出銀河系具有的某些出人意料的特徵。長期以來人們一直以為銀河系是一個典型的旋渦星系，與仙女座星系類似。但最近的觀測卻發現，它的中央核球稍帶棒形。這意味著銀河系很可能是一種棒旋星系。另外，銀河系是一個比較活躍的星系，銀河有強烈的宇宙射線輻射，在那裡恆星以高速圍繞著一個不可見的中心旋轉。這表明在銀河系的核心有一個超大質量的黑洞。
銀河系有兩個較矮小的鄰居——大麥哲倫雲和小麥哲倫雲，它們都屬於不規則星系。由於引力的作用，銀河系在不斷地從這兩個小星系中吸取塵埃和氣體，使這兩個鄰居中的物質越來越少。預計在一百億年裡，銀河系將會吞沒這兩個星系中的所有物質，這兩個近鄰將不復存在。
它們是與銀河系類似的天體系統，距離都超出了銀河系的範圍，因此稱它們為“河外星系”。仙女座星系就是位於仙女座的一個河外星系。河外星系與銀河系一樣，也是由大量的恆星、星團、星雲和星際物質組成。我們能觀測到的河外星系有100億個之多。
20世紀20年代，美國天文學家哈勃在仙女座大星雲中發現了一種叫作“造父變星”的天體，從而計算出星雲的距離，終於肯定它是銀河系以外的天體系統，稱它們為“河外星系”。河外星系，簡稱為星系，是位於銀河系之外、由幾十億至幾千億顆恆星、星雲和星際物質組成的 天體系統。之所以稱之為河外星系，是因為他們全部都存在於銀河系之外，即所有銀河系之外的所有天體系統被稱為河外星系。而銀河系與河外星系即組成了天文學對於天體的最高稱呼----總星系。銀河系也只是總星系中的一個普通星系。人類估計河外星系包含的天體及天體系統總數在萬億個以上，它們如同遼闊海洋中星羅棋布的島嶼，故也被稱為" 宇宙島"。
關於河外星系的發現過程可以追溯到兩百多年前。在當時法國天文學家梅西耶( Messier Charles ) 為星雲編製的星表中，編號為M31的星雲在天文學史上有著重要的地位。初冬的夜晚，熟悉星空的人可以在仙女座內用肉眼找到它——一個模糊的斑點，俗稱仙女座大星雲。
從1885年起，人們就在仙女座大星雲里陸陸續續地發現了許多新星，從而推斷出仙女座星雲不是一團通常的、被動地反射光線的塵埃氣體雲，而一定是由許許多多恆星構成的系統，而且恆星的數目一定極大，這樣才有可能在它們中間出現那麼多的新星。如果假設這些新星最亮時候的亮度和在銀河系中找到的其它新星的亮度是一樣的，那麼就可以大致推斷出仙女座大星雲離我們十分遙遠，遠遠超出了我們已知的銀河系的範圍。但是由於用新星來測定的距離並不很可靠，因此也引起了爭議。
直到1924年，美國天文學家哈勃用當時世界上最大的2.4米口徑的望遠鏡在仙女座大星雲的邊緣找到了被稱為" 量天尺"的造父變星，利用造父變星的光變周期和光度的對應關係才定出仙女座星雲的準確距離，證明它確實是在銀河系之外，也像銀河系一樣，是一個巨大、獨立的 恆星集團。因此，仙女星雲應改稱為仙女星系。
從河外星系的發現，可以反觀我們的銀河系。它僅僅是一個普通的 星系，是萬億星系家族中的一員，是宇宙海洋中的一個小島，是無限宇宙中很小很小的一部分。
2011年4月12日，歐洲宇航局宣布，一個國際天文學研究小組發現了一個距今135.5億年的星系，這是已知最古老的星系。這一發現有助於揭開宇宙“黑暗時代”之謎。根據科學界普遍認可的大爆炸理論，我們的宇宙是137.5億年前由一個非常小的點爆炸形成的。隨著宇宙的膨脹，大爆炸約38萬年後，能量逐漸形成了物質，大量氫氣彌散在宇宙中。這時由於沒有新的光源產生，宇宙是黑暗的。儘管此後逐漸有恆星、星系誕生，但他們產生的光仍然很暗，並且被彌散在宇宙中的“氫氣霧”遮掩，直到10億年後，星系越來越多，“氫氣霧”被它們產生的電磁輻射驅散后，宇宙才開始亮起來。這10億年被稱為宇宙“黑暗時代”。對“黑暗時代”的研究是當今科學前沿課題之一，而發現和研究在“黑暗時代”誕生的恆星和星系是揭開這一時代奧秘的關鍵。
2012年1月，由美國科學家牽頭的一個國際天文學研究小組也曾在英國《自然》雜誌上宣布，利用哈勃太空望遠鏡發現了最古老星系，它誕生於宇宙大爆炸最初的4.8億年，而新發現的古老星系則誕生於宇宙大爆炸最初的2億年，比前者年長2.8億年。這一星系是由法國里昂大學里昂天文台約翰·理查德領導的研究小組發現的，他們利用美國哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡發現了該星系，然後利用美國夏威夷凱克天文台的儀器測定了它距地球的距離為128億光年，這說明該星系至少誕生於128億年前。對該星系光譜的進一步研究顯示，該星系中最早的恆星已有7.5億年歷史，研究人員因此斷定該星系誕生於135.5億年前。這一成果發表在英國《皇家天文學會月刊》上。
在宇宙中，最大的星系是距離地球大約10.7億光年的 阿貝爾2029星系群的中心星系——IC 1101，其直徑為210±10萬光年（包含暈），此星系相當於銀河系直徑的13倍多。
美國加利福尼亞理工學院的幾名天體物理學家發現了已知的距離地球最遠的星系。這是一個非常小的星系，距離地球的距離為130億光年。這一星系的發現者之一，天體物理學家理查德·埃利斯表示：“我們非常確信這是已知的距離地球最遠的物體。
這些天體物理學家使用了兩個功率強大的天文望遠鏡，其中一個在太空，另外一個在夏威夷。科學家利用這兩個天文望遠鏡，再利用Abell 2218星系團的重力透鏡作用發現了來自這一遙遠星系的光線。重力透鏡作用最早是由著名科學家愛因斯坦發現的，它指的是在重力的作用下會使光線發生扭曲，從而產生透鏡的效果。這種效果通常我們完全感覺不到，但是當光線來自於幾十億光年之外時這種作用就非常明顯了。另一位天文物理學家保羅·內布表示：“如果沒有重力透鏡作用，利用現有的天文望遠鏡是不可能發現這麼遠的星系的。”
哈佛大學天文物理學科學家羅伯特·科什納表示這一發現對於天文學研究來說意義重大，他說：“這一發現證實了科學家們此前很多的猜測，讓人們了解到宇宙中第一顆行星是什麼時候才開始發光的。”科學家們發現這一新發現的星系的跨度只有2000光年，比我們的銀河系要小的多，銀河系的直徑達到了10萬光年。
埃利斯指出：“宇宙學家們認為早期星系所包含的恆星同構成現在星系的恆星是有很大區別的，而天體物理學家們則認為黑暗時期以後構成星系的恆星大體相同。”黑暗時期指的是137億年前宇宙大爆炸開始到第一顆行星開始發光的這段時間，還沒有人知道黑暗時期到底持續了多長時間。
倫敦學院大學尼古拉斯·拉波爾率領的研究小組在近期的《天體物理學雜誌》上發表論文稱，他們捕捉到了132億年前的星系A2744_YD4的形狀，這是至2020年為止發現的最遠天體。這一成果也意味著，天文學家獲得了研究宇宙最初星系中星體誕生的重要線索。
研究小組利用設在智利的高感度阿爾瑪天文望遠鏡，發現了A2744_YD4星系的塵埃和氧發出的電波，經過詳細分析，計算出該星系距地球為132億光年。根據檢測出的塵埃總量和天體誕生的情形分析，認為該星系134億年前造星運動活躍。研究小組使用歐洲南方天文台的大型光學紅外望遠鏡也確認了相同結果。
根據觀測結果，研究小組計算出A2744_YD4的塵埃總量約為太陽的600萬倍，星球總質量為太陽的20億倍。同時發現，該星系每年有相當於20個太陽大小的氣體團形成星球。這意味著，A2744_YD4的行星誕生比銀河系活躍10倍。
星系
宇宙星系的“死亡”案件被認為是普遍的存在的謀殺案，科學家在過去數十年內雖然觀測到星系內恆星形成速率降低，但不能確定什麼機制扼殺了恆星形成，於是這個謎底就變成20年來最具挑戰的難題了。科學家提出了兩個途徑來解釋星系中恆星形成速率降低的問題，一種解釋是新生恆星被逐漸“扼殺”，恆星形成所需要的氣體物質逐漸減少，原因來自星系內部，比如黑洞。另一個解釋是其他星系的引力對另一個星系產生作用，導致後者氣體被剝離，無法形成新恆星。
為了驗證這個猜想，科學家對銀河系附近大約2.6萬個星系進行觀測，發現了大多數星系死亡都有類似的共同點，那就是窒息，科學家認為這是第一個確鑿的證據顯示星系是被勒死的。由於恆星主要由氫和氦構成，於是科學家將注意力放在尋找金屬濃度上，因為恆星通過核聚變可產生多種金屬元素。結果發現死亡星系內擁有大量的金屬元素，這一結論與星系被絞殺的過程相一致。
計算機模型表面，絞殺一個星系需要40億年才能熄滅恆星形成，幾乎可適用於95%以上的星系演化。但對於一些質量較大的星系，科學家還沒有足夠的證據揭示它們的死亡原因。隨著美國宇航局詹姆斯-韋伯空間望遠鏡在2018年升空，我們將通過多目標光學儀與近紅外光譜觀測宇宙星系，找出它們的死亡原因。本項研究發表在5月14日出版的Nature雜誌上。
獨立星系和從屬星系
按照星系之間是否有隸屬關係，將宇宙中的星系劃分為獨立星系和從屬星系。在宇宙空間中獨立運行，它沒有環繞中心體旋轉，這樣的星系叫做獨立星系。而環繞中心體運行的星系如太陽系繞銀心運轉，地月星系繞太陽運轉，這樣的星系叫做從屬星系。
核旋轉星系和核不旋轉星系
按照中心星是否旋轉，劃分為核旋轉星系和核不旋轉星系。在宇宙中獨立星系它的核有的旋轉有的不旋轉。而從屬星系它的核都是旋轉的。
系內星系和宇宙星系
按照星系所在的空間位置，劃分為系內星系和宇宙星系。凡是在星系內運動的星系叫做系內星系；凡是在星系外宇宙空間里獨立運動的星系叫做宇宙星系。
年老星系和年輕星系
按照星系形成的年齡，劃分為年老星系和年輕星系。凡是那些在宇宙空間中或在星系內部形成時間比較長年齡大的星系叫做年老星系，年老的星系大都已演化成為比較規則的星系；在宇宙空間或在星系內部有的星系剛剛形成或形成不久，這樣的星系叫做年輕的星系，年輕的星系大都呈不規則狀態。
中心式星系和伴星式星系
按照星系中星球的關係，劃分為中心式星系和伴星式星系。由眾小質量星球繞大質量星球運動所組成的星系叫做中心式星系，如太陽系、銀河系等；由兩顆星球互繞二者中心質點運動所組成的星系叫做伴星式星系，如地球和月亮所組成的地月星系。
還有一些星系分類方法：德沃古勒分類系統、葉凱士分類系統和范登伯分類系統是在哈勃分類法的基礎上進行了發展和細化，利用了光的中心聚集度或光度級等作為星系形態分類的參數。有一些學者提出了非模型化分類系統，給出了若干個可以直接測量星系形態的結構參數,如：聚集度指數C、非對稱指數A、簇聚指數S、基尼係數G及矩指數M20。這些參數可以反映星系的形成歷史、恆星形成、與其他星系的相互作用、已經發生或正在進行的併合活動等。
幾乎沒有星系是單獨存在的，許多星系和一定數量的星系之間有重力的束縛。包含有50個左右星系的集團叫做星系群，更大的包含數千個星系，橫跨數百萬秒差距空間的叫做星系集團。星系集團通常由一個巨大的橢圓星系統治著，他的潮汐力會摧毀鄰近的衛星星系，並將質量加入星系中。超星系集團是巨大的集合體，擁有數萬個星系，其中有星系群、星系集團和一些孤單的星系；在超星系集團尺度，星系會排列成薄片狀和細絲，環繞著巨大的空洞。在上述的尺度中，宇宙呈現出各向同性和均質。
拉尼亞凱亞超星系團是已知的最大的宇宙結構。
銀河系是本星系群中的一員。本星系群相對來說是一個直徑大約1022百萬秒差距的小星系群。 銀河系和仙女座星系是這個群中最大的兩個星系，許多其它的矮星系都是這兩個的衛星星系。本星系群是以室女座星系團為中心的巨大星系群與星系集團集合體的一部分。
星系在宇宙中呈網狀分佈。從大尺度看，星系包圍著一個個像氣泡一樣的空白區域，在整體上形成類似蜘蛛網或神經網路的結構，稱之為宇宙大尺度分佈。
基本信息
- 中文名
- 星系
- 外文名
- Galaxy
- 別名
- 組成物質
- 恆星、星團、星雲、氣體的星際物質、宇宙塵與暗物質
- 直徑
- 1000到100000秒差距
- 衛星數量
- 千億（1011）以上
- 最大星系
- IC 1101
- 拼音
- xīng xì
- 類型
- 螺旋星系，棒旋星系，透鏡狀星系，橢圓星系，不規則星系