遙望遠處的星空時，壯觀的銀河劃過天際，總讓人心情愉悅，思緒萬千。如果我們仔細觀察，我們還可以看到銀河系實際上是由許多恒星組成的。在天文學中，我們把這個由數百億顆恒星和分布在其中的星際氣體、宇宙塵埃組成的，占據數千萬億光年空間距離的天體系統稱為“星系”。我們的太陽是銀河系中的壹顆普通恒星。
銀河系並不是宇宙中唯壹的星系:通過各種方法，人們已經觀測到了上萬個星系！然而，由於距離的原因，它們看起來遠沒有銀河系那麽壯麗。在望遠鏡的幫助下，它們看起來仍然像朦朧的雲。離我們銀河系最近的星系——大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲——也距離我們銀河系數百光年。壹般來說，我們把銀河系以外的星系稱為“河外星系”。
星系早期被歸類為星雲，直到1924年，在精確測量了仙女座星雲(現在嚴格稱為“仙女座河外星系”)的距離後，才正式確立了星系的存在。
星系的形狀各不相同。我們大致可以將其分為五種類型:橢圓星系、透鏡星系、螺旋星系、棒旋星系和不規則星系。星系在空間的分布並不均勻，它們經常聚集成星團。少的是三五成群，多的可能上百人聚集在壹起。人們也稱這類集團為“星系團”。
壹個星系和它的恒星在運動。我們都知道地球繞著太陽轉，太陽也在繞著銀河系中心轉，同時銀河系整體也在轉。在星系內部，恒星以兩種方式運動:在圍繞星系核心旋轉的同時，還在壹定範圍內隨機運動(科學家稱之為“擴散運動”)。
星系的起源和演化與宇宙的早期演化密切相關。壹般認為，當宇宙從劇烈爆炸中湧現出來時，大量物質被拋入太空。在宇宙中形成“氣體雲”。這些氣體雲處於平衡狀態，但在某種作用下，平衡被打破，物質聚集在壹起，質量高達今天太陽的數千億倍！這些物質後來在運動中分裂，最終形成了無數的恒星。就這樣，原始星系形成了。壹般認為星系形成於大約100億年前。
關於星系的演化，歷史上曾經認為星系形態的序列是壹個演化序列，即星系從橢圓開始，然後逐漸發展為透鏡型、旋渦型、桿螺旋型，最後成為不規則型。這個觀點在今天已經基本被推翻了。目前認為這壹過程與恒星形成的力學機制有關，但仍處於假說階段。
致密星系
光度幾乎全部集中在核心區域的星系。這類星系的表面亮度很高，照相膠片上的圖像很小，剛好可以和恒星的圖像區分開來。它也被稱為茲威特基星系，因為它是由瑞士天文學家F·茲威特基在20世紀60年代編制星系和星系團列表的過程中發現的。按密實程度可分為壹般密實、中等密實、非常密實和極密實四類。致密星系不構成單壹物理性質的壹類。它包含許多類型的星系。有些致密星系是正常星系，但表面亮度很高。
螺旋星系是指具有螺旋結構的河外星系。從外面看，它在圍繞核心旋轉，有旋臂從核心延伸到太空。它的中心區域呈透鏡狀，周圍環繞著扁平的圓盤，因此也被稱為透鏡星系。旋渦星系的旋渦形狀最早是在1845年，觀測犬星座M51時發現的。旋渦星系可分為正常旋渦星系和棒狀旋渦星系。正常的旋渦星系可以分為三種，分別用A、B、C表示。Sa型中央面積最大，旋臂卷緊；Sb中心區小，懸臂式發展；Sc的中心區域變成壹個小亮核，懸臂松弛。壹個螺旋星系通常有壹個稀疏的暈稱為星系暈，它覆蓋了整個星系，可能還有更稀疏的氣體球，稱為星系冕。壹個星系的質量大約是太陽的6543.8+0億到6543.8+0億倍。壹個典型的旋渦星系是仙女座星系M365.438+0。它距離我們大約220萬光年，肉眼可以看到它是壹片漂浮的薄雲。壹個星系的直徑約為654.38+0.8億光年，質量約為太陽的4000億倍，其中可能有4000億顆恒星。我們的銀河系是壹個巨大的螺旋星系。
註:透鏡星系:在螺旋星系和桿狀螺旋星系之間引入的過渡S0(無臂螺旋星系)和SB0(無臂桿狀螺旋星系)。形狀像側視圖的透鏡。S0(SB0)系統和S(SB)系統的主要區別在於前者有旋臂，而後者沒有。S0(SB0)系統和E系統的主要區別在於前者有星系盤，而後者沒有。
棒螺旋星系是壹個螺旋星系，由恒星組成的棒貫穿其核心。它的臂螺旋從桿的兩端延伸出來，在旋臂中可以看到明亮的星雲物質、疏散星團和壹些暗物質帶。桿體和鐵芯部分看起來是作為壹個整體旋轉的，而旋轉臂看起來是在桿和鐵芯後面旋轉的。棒旋星系壹般用字母SB表示，按照旋臂從緊繞到展開的順序可分為SBa、SBb、SBc三個亞型。離我們最近的大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲都是棒旋星雲，是麥哲倫1518-1520年環球航行時在南半球發現的。他們在銀河系之外。前者距離我們654.38+0.7萬光年，後者距離我們20萬光年。它們的直徑分別是銀河系的四分之壹和十分之壹，質量分別是銀河系的654.38+0%和2%。大麥哲倫星雲中有壹顆S星，光度是太陽的100萬倍。另壹個是蜘蛛星雲，是我們觀測到的最大的明亮星雲。小麥哲倫星雲和中國由氫原子組成的氣體“橋”連接在壹起。
橢圓星系是指形狀為球形或橢圓形的河外星系。它們看起來像球狀星團，但它們更大。中心區域最亮，向邊緣逐漸變暗。它包含許多恒星，但沒有或只有少量星際氣體和星際塵埃。質量差別很大。質量最小的矮星系(指光度最弱的星系，有的是橢圓星系，有的是不規則星系，質量只有太陽系的654.38+0萬到654.38+0億倍)相當於球狀星團。質量最大的超巨星系可能是宇宙中最大的恒星系統，達到10萬億太陽質量。橢圓星系由字母e表示，後面是表示橢圓級別的數字。E0代表星系的圓盤，E7是最平的橢圓星系。被詳細研究的室女座星系團中的巨型橢圓星系M87，不僅存在固定的噴流現象，還存在各個方向的噴流現象。它的中心有壹個非常明亮的藍色核心，表明它的中心有壹個巨大而致密的天體，很可能是壹個黑洞。
不規則星系形狀不規則，沒有明顯的核和旋臂，也沒有旋轉對稱的星系。這樣的星系用字母Irr表示。它只占全天最亮星系的5%。星系分為兩種:IrrI有隱約可見的不規則棒狀結構；IrrI類外觀無定形，分不清星團等成分，常有明顯的塵埃帶。有些IrrII星系可能是爆炸後星系，比如M82。壹些天文學家認為歐洲和小麥哲倫星雲也是不規則星系。不規則星系富含氣體，質量很小，往往不超過1010太陽質量。
星雲
當我們談論空間時，我們常常認為那裏什麽也沒有，是壹個黑暗而寂靜的真空。其實這也不完全對。恒星之間的廣闊空間可能是寂靜的，但遠不是真正的“真空”，而是存在著各種各樣的物質。這些物質包括星際氣體、塵埃和粒子流等。人們稱它們為“星際物質”。
星際物質與天體演化密切相關。觀測證實，星際氣體主要由氫和氦組成，與恒星相同。人們甚至懷疑恒星是由星際氣體“凝聚”而成的。星際塵埃是壹種小型固體物質，由碳化合物、氧化物等組成。
星際物質在太空中的分布並不均勻。在引力的作用下，有些地方的氣體和塵埃可能會相互吸引，變得稠密，形成雲。人們形象地稱它們為“星雲”。根據形態，銀河系中的星雲可分為彌散星雲和行星狀星雲。
彌散星雲就像它的名字壹樣，沒有明顯的邊界，形狀也常常不規則。它們的直徑大約有幾十光年，平均密度為每立方厘米10-100個原子(實際上這比實驗室裏得到的真空要低很多)。它們主要分布在銀道面附近。更著名的彌散星雲是獵戶座星雲和馬頭星雲。
行星狀星雲看起來有點像煙圈，中心是空的，通常有壹顆明亮的星星。恒星不斷向外拋出物質，形成星雲。可見，行星狀星雲是恒星晚年演化的結果。著名的有寶瓶座螺旋星雲和天琴座環狀星雲。
明亮的星雲是更明亮的星雲。根據發光方式的不同，可分為發射星雲和反射星雲。中間有壹顆非常熱的恒星(中央星)，星雲吸收中央星的紫外輻射，然後發出可見輻射。這個明亮的星雲被稱為發射星雲。它的光度隨著中心恒星的溫度而增加。這個星雲中有大量的氣體，富含紫外線的星光激發了這些星雲中的氣體，從而使這些星雲自己發光。獵戶座星雲是壹個巨大的彌漫星雲，在其中心和周圍有壹些明亮的高溫恒星，它們激發氫，使其發出綠色的光。它的直徑有300萬光年，但直徑27光年中只有很小壹部分被星光照亮，所以能被我們看到。反射附近明亮恒星的星光並使自身可變的星雲稱為反射星雲。這樣的星雲通過反射太陽光就像月亮和行星壹樣明亮。反射星雲的星光被反射[應該是散射]是因為星雲中有大量的塵埃[十分之壹厘米大小]。昴宿星團中的星雲是反射星雲之壹。此外，還有壹些星雲，如北美星雲中的NGC7000，兼具發射星雲和反射星雲的特征，是混合星雲。
暗星雲是壹種不發光的彌散星雲。我們能看到暗星雲，是因為它吸收了背景的星光，減弱了背景星光，這說明了暗星雲的存在。它是壹種氣體雲，既不會反射嵌入恒星的光，也不會自己發光。暗星雲之所以會吸收光線，是因為其中含有約十分之壹厘米大小的塵埃(這與亮星雲的物質性質沒有本質區別)，這些塵埃團覆蓋了背後明亮天體的光線。與反射星雲不同的是，反射星雲附近有亮星，而暗星雲附近沒有亮星。此外，太空中還有許多其他的暗星雲。從表面上看，它們是空的，但實際上它們是巨大的氣體和塵埃團，只是因為附近沒有明亮的恒星來照亮它們。1974年，赫歇爾父子首次發現了天空中明亮的銀河系，從天鵝座開始，仿佛有壹條“巨大的裂縫”貫穿銀河系，試圖將它壹分為二。這片廣闊的黑暗區域是由氣體和塵埃組成的黑暗星雲。在同壹個星雲上，既有亮星雲也有暗星雲，比如獵戶座著名的馬頭星雲。
彌漫星雲是指形狀不規則、邊界不清晰的星雲。這種星雲比行星狀星雲大得多，平均延伸數十光年，但要暗淡得多，密度也薄得多，每立方厘米只有幾個質子和電子。質量不等，壹般是太陽質量的10倍。大的可以達到太陽質量的幾千倍，小的只有太陽質量的幾分之壹，壹般由氣體和塵埃組成。在銀河系中，彌散星雲分布不均勻，有的還有團狀結構的現象。星雲種類繁多，形狀各異，大致可分為亮星雲、暗星雲、發射星雲、反射星雲和球狀體。
行星狀星雲是發射星雲的壹種，呈圓盤狀或環狀，有微弱的擴展視野。通過望遠鏡看，它有壹個略帶綠色的圓形表面，像天王星和海王星壹樣邊緣清晰。1977年，F.W .赫歇爾發現了這樣的天體，並稱之為行星狀星雲。它的中央部分有壹個很小的核心，就是溫度很高的中央星。行星狀星雲的氣體殼以每秒10公裏到50公裏的速度膨脹。其化學成分與恒星相似，質量壹般在0.1到1太陽質量之間，密度在100K到10000原子[離子]每立方厘米之間，溫度在6000K到10000K之間，中央恒星的溫度高達30000K，估計行星狀星雲的平均壽命為這種星雲的出現象征著恒星已經老去。銀河系存在期間[約10-10億年]，有近10億到10億顆恒星，經歷了行星狀星雲階段。所以這個天體很可能是壹個無處不在的天體。銀河系中的大多數恒星在“死亡”之前，都有可能穿過行星狀星雲。
超新星遺跡是超新星爆發時，恒星外層將大量物質快速拋向太空，它們與星際物質相互作用，形成絲狀氣體雲，氣體殼層遺留在太空中。射電天文學出現以來，發現超新星遺跡都是很強的射電源。目前，銀河系中已經發現了100多顆超新星，其中蟹狀星雲是非常重要的超新星遺跡，已經被詳細研究過。大多數超新星遺跡都有絲狀明亮的雲或殼。這些細絲向外擴展，不同的細絲以不同的速度擴展。超新星遺跡發出的光非常強烈。蟹狀星雲雖然發現於近1，000年前的宋朝，但其光度現在比太陽光強10，000倍。壹般認為遺物的發光機制是同步輻射，即高能電子繞磁場高速旋轉發出的輻射。
星團
恒星往往是成群分布的。壹般來說，我們把擁有十顆以上恒星，並且在物理性質上相互聯系的星團稱為“星團”。比如金牛座的昴宿星和巨蟹座的雙魚座。
根據星團所包含的恒星數量、星團的形狀及其在銀河系中的位置，星團可分為疏散星團和球狀星團。疏散星團壹般由幾十到幾千顆恒星組成，結構松散，形狀不規則。它們壹般分布在銀道面附近，因此也被稱為“星系團”。目前在銀河系中發現的疏散星團有1000多個，包括金牛座的昴宿星團和剛剛提到的昴宿星團。
球狀星團由成千上萬顆恒星組成。它們聚集成球體，越靠近中心密度越大。球狀星團大多分布在銀河系的中心。壹個球狀星團中的恒星幾乎都是同時形成的，它們的演化過程大致相同。著名的球狀星團，比如五仙座，由大約250萬顆恒星組成，距離我們大約25000光年。