星系是遍布宇宙的庞大星星“岛”

人类眼中的天河：神秘天河中藏着无数恒星

“晴夜高空，呈银白色带状，形如天河，所以称天河。”在久远的古代，当中国人发现天空中的那条银白色光带时，人们觉得那简直像是空中流淌的一条大河，因此叫它“天河”。而对世界各地的人们来说，空中的这条银白色光带一直都是美丽而神秘的，人们无法从科学角度解释它的存在，只能求助于形形色色的神话传说。

在古希腊，人们称这条天河为“奶路”。古希腊人认为，“奶路”是宙斯同他的情妇之一阿尔克墨涅所生的儿子——幼年的赫拉克勒斯——抓伤了宙斯的正妻赫拉的乳房，把奶汁洒向天空而形成的。而在澳大利亚，人们普遍认为，天上的天河是造物主忙碌之后感到筋疲力尽时，在就寝前点燃的一堆营火所发出的烟。某些美洲印第安人的说法则更加神奇，他们认为天河是勇敢的战士死后进入天堂的道路，路边的明亮星星则是死者途中临时休息地的营火。

跟这些神话传说相比，古代中国关于银河的神话故事则更为浪漫感人。“纤云弄巧，飞星传恨，银汉迢迢暗度。”宋代词人秦观的这句词，形象地写出了牛郎织女被天河阻碍无法相见的景象。相传，天帝的女儿织女跟凡间的放牛郎相恋，却被天帝阻止。天帝一怒之下，用一条天河将织女与牛郎隔开，使他们隔河相望，难以相见。

自此，天空便有了这条天河，而每逢七月初七，好心的喜鹊就会在天河上架起一座鹊桥，让牛郎织女在桥上相会。

当然，神话传说能满足普通人对天河的猜测，却无法满足哲学家们的睿智头脑。亚里士多德就认为，天河纯粹是一种大气现象，是地球蒸发产生的水蒸气。而古希腊另一位有名的哲学家德谟克利特则提出，天河其实是由无数恒星构成的，只不过由于这些恒星太过暗淡、密集，只能表现为一条模糊的光带。

直到1609年，意大利天文学家伽利略的发现，最终揭开了这条神秘天河的真面目。借助于自制的望远镜，伽利略观测到了金牛座中有名的“七姐妹星团”，也就是中国古代说的“昴宿”，通常人的肉眼只能看到6颗星，但伽利略通过望远镜却看到了36颗星。之后，他又对那条光带进行了观测，发现在望远镜中这条天河呈现出无数颗密密麻麻的星星。于是，伽利略证实了德谟克利特的见解，即银河不是别的，而是会聚成群的无数恒星的大集合。

现在人们都知道，空中的天河其实就是我们地球所在的银河系，其中分布着很多明亮的或者暗淡的恒星。当然，在认识了银河的构成后，人们也随之发现了更多类似于银河系的、由无数恒星集合而成的光带。

透过望远镜，以前人们只能用肉眼看到一些明亮恒星的天空，迅速扩展为一大片一大片的星星聚合体。在这些星星聚合体中，除了明亮的恒星，还有其他许多较暗的恒星，它们密集地分布在一条条光带之中，呈现出一些特定的形状。那么，恒星在什么空间范围内是分布均匀的？远处的恒星又是如何排列分布的呢？这个问题，便是我们接下来要讲的概念——星系。

星系“类型秀”：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系

就像蓝色大海中点缀的一个个岛屿一样，在茫茫无边的宇宙中，点缀其中的是星罗棋布的星系。星系是宇宙中庞大的星星“岛屿”，也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。

“星系”一词最初来源于希腊文中的galaxy。以我们所在的银河系为例，星系是一个包含恒星、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质，并受重力束缚的大质量系统。典型的星系，从包含数千万颗恒星的矮星系到含有上兆颗恒星的椭圆星系，都围绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星际物质，多数星系都有数量庞大的多星系统、星团和各种不同的星云（由气体和尘埃组成的云雾状天体，最开始，所有在宇宙中的云雾状天体都被称作星云）。我们所居住的地球就身处一个巨大的星系--银河系中，而在银河系之外，还有上亿个像银河系这样的被称为河外星系的“太空巨岛”。

天文学家估算，在可观测到的宇宙中，星系的总数大概超过了1000亿个。它们中有些离我们较近，可以清楚地观测到结构，有些则非常遥远，最远的星系甚至离我们有将近150亿光年。

星系主要依据它们的视觉形状来分类。夏天的夜晚，很多时候空中会出现一条白色的“丝带”，那是银河。在星系世界中，有很多像银河一样的星系，它们外观呈螺旋结构，核心部分表现为球形隆起，也就是核球。这种核球的外观是薄薄的盘状结构，从星系盘的中央向外缠卷着数条长长的旋臂。这样的星系被称为旋涡星系。另外一些星系看起来是椭圆形或正圆形，没有旋涡的结构，被称为椭圆星系。在旋涡星系和椭圆星系之间，还有一些拥有明亮的核球和圆盘、没有旋臂、看起来像透镜的星系，它们被称作透镜星系。这三类星系之外，是一些形状不对称、无法辨认其核心、看起来甚至碎裂成几部分的星系，它们被称为不规则星系。

备注：光度是天体表面单位时间辐射的总能量，也就是天体真正的发光能力。范登伯发现星系旋臂的形态跟其亮度有关，即光度越高，旋臂越长、越舒展；反之，光度越暗，旋臂越不舒展。他据此在哈勃分类的基础上，增加了光度级作为第二个参量，将不同星系分为5个光度级，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

通常，星系的大小差异很大。椭圆星系的直径约在3300光年到49万光年之间，旋涡星系的直径在1.6光年到16万光年之间，而不规则星系的直径约在6500光年到2.9万光年之间。拿太阳来类比，星系的质量一般是太阳质量的100万倍到1兆倍。星系内部的恒星都在运动，星系本身也在自转。天文学家认为星系自转时顺时针方向和逆时针方向的比率是相同的，但也有一些观测结果显示，逆时针旋转的星系更多一些。

在众多的河外星系中，只有很少一部分有专门的名字。小麦哲伦星系是以发现者的名字来命名的，猎犬座星系则以所在星座的名称来命名。除此之外，绝大多数的河外星系都以某个星云、星团表的号数来命名。大尺度上来看，星系的分布是接近均匀的，但从小尺度上来看则很不均匀，如大麦哲伦星系和小麦哲伦星系就组成了双重星系，而它们又和银河系组成了三重星系。

星系也有“高低档”：星系群——星系团——超星系团

天文观测数据显示，星系之间的平均距离是200万光年到300万光年，但并非所有的星系都以这个平均距离等间隔地分布。事实上，除了少数星系是单独存在的以外，多数星系都在万有引力的影响下呈“群居生活”趋势，从而构成更大的天体系统。

受引力影响，巨大的星系常会聚集在一起，构成星系群或星系团。星系团是比星系更大、更高一级的天体系统，星系在自成独立系统的同时，也会以一个成员星系的身份参加星系团的活动，就像人类世界中个体的人同时也是家庭、社会的一分子一样。通常，人们把包含超过100个星系的天体系统叫作星系团，而把包含100个星系以内的天体系统叫星系群。当然，星系团和星系群并没有本质的区别，它们都是星系以相互的引力关系聚集在一起的，唯一不同的是数量和规模上的差异。具体来说，人类生活其中的银河系，就属于一个以它为中心的星系群，叫作本星系群。本星系群包括仙女星系、麦哲伦星系和三角星系等大约40个星系，银河系和仙女星系是其中最大的两个星系。距离本星系群最近的一个星系团是室女星系团，它包含了超过2500个星系。

目前，已经观测到的星系团总数是1万个以上，离我们最远的星系团超过了70亿光年。一般来讲，各个星系团的大小相差不是很大，一般都是1600万光年上下，而在星系团内部，星系成员之间的距离约是百万光年或稍多一些。与此不同的是，各星系团中不同类型的星系所占的比例很不一样。研究发现，椭圆星系所占的比例与星系团的形态密切相关，如果一个星系团中椭圆星系占的比例很大，那么这个星系团的形状就比较规则和对称，如果椭圆星系占的比例比较小，该星系团的形状看起来就会不太规则。

除了星系群和星系团，在浩瀚无边的宇宙中，还有更高一级的天体系统存在，那就是超星系团。超星系团是巨大的集合体，其中包含星系群、星系团和一些孤单存在的星系，在超星系团尺度上，星系排列成薄片状和丝状围绕着巨大的空洞，如同巨大的蜘蛛网或神经网络。银河系所在的本星系群，就是以室女星系团为中心的、包含50个左右星系团和星系群的本超星系团的一个成员。观测显示，本超星系团的直径大约是1～2亿光年，其中的所有成员星系都围绕着本超星系团的中心做公转运动，银河系的公转周期大约是1000亿年。

在本质上，超星系团被认为是宇宙中最大的结构，它们可能跨过了数十亿光年的空间，超过了可见宇宙的5%。据说，当美国一架飞机发现了一个延伸20亿光年空间的特大超星系团时，一位天文学家忍不住惊呼：“宇宙在如此巨大的范围内还存在一定的结构，真令人拍案叫绝！”当然，也有人在此基础上设想：既然宇宙的结构分布可以从太阳系、银河系、星系团到超星系团，仿佛构成了一个又一个的阶梯，那么很可能在超星系团之上还有“超”超星系团、“超超”超星系团……不过，这些毕竟都只是猜测，迄今为止，还没有由超星系团组合成的集团被发现，是否存在比超星系团更大的结构也还在争辩之中。不过，有一点是天文学家大概可以告诉人们的，那就是，超星系团在宇宙中的数量应该有1000万个。

“云雾缭绕”的旋涡星系：美丽的仙女座和猎犬座星云

巨大的旋涡星系是宇宙中最优美的天体，它们以跨度10万光年以上的规模在太空中炫耀那一幅幅海贝般的螺旋图案，那由灿烂的蓝色恒星和气体尘埃云所镶嵌包围着的星系，就像笼罩云雾的巨大旋涡。而作为银河系所属的星系类型，旋涡星系的概念最早就来源于对仙女座和猎犬座这些“云雾缭绕”的星云的观测。

其实，早在人们制定出星座之时，人们就发现在仙女座的位置有一片笼罩着淡淡光晕的“云”。之后，在1758年，法国天文爱好者梅西耶在搜索彗星的天文观测中，忽然发现了一个在恒星之间没有位置变化的云雾状斑块。随后，他又发现了很多这样的斑块，由于不知道它们到底是什么，他只好将它们详细记录下来，并于1781年发表了这些不明天体记录，史称梅西耶星表。在这份星表中，梅西耶把位于猎犬座位置的云雾状斑块标记为M51（M是梅西耶名字的缩写字母），位于仙女座位置的斑块记录为M31。

在发现猎犬座M51的1773年，梅西耶曾这样写道：“这是一个双星云，每个部分都有一个明亮的核心，两个核心的‘大气’相互连接，其中一个比另一个更暗。”当然，在这之后，爱尔兰天文学家罗斯爵士发现了这个云雾状星云的更多特征。1845年，罗斯爵士用自制的巨大望远镜观测了这些星云，他不但发现了这些星云呈旋涡形，还发现了猎犬座M51的旋臂结构。据此，罗斯爵士绘制了一份非常细致和精确的素描，而猎犬座M51也被称为罗斯星云。当然，人们后来意识到这些星云其实属于星系，而这些“云雾缭绕”、外形呈旋涡形的星系，也开始被称为旋涡星系。

晴朗的夜空，在一些小镇、被隔绝的区域、离人口集中区域很远的地方，只受到轻度光污染的情况下，人们或许可以看到呈椭圆状小光斑的仙女座星系。通常，肉眼可见的仙女座星系表现为一片微弱的光，而透过高倍望远镜可以看到，仙女座星系的螺旋臂向外延伸出一连串的电离氢区，像极了一串珍珠。作为离银河系最近的星系，仙女座星系被认为是本星系群中最大的一个星系，也是人类肉眼可见的最远的深空天体。最新观测数据显示，仙女座星系距离我们大约250万光年，质量约是银河系质量的2.12倍，相当于1.23兆太阳质量，它包含着更多的恒星，与银河系一道主宰着本星系群。

跟仙女座星系相比，另一个旋涡星系——猎犬座星系显然离我们更远。猎犬座星系，即M51，距离银河系大约1400万光年，从拍摄的照片来看，它也有明显的旋臂，正做着旋转。天文观测显示，在猎犬座星系中，有一颗类似于太阳、距离地球26光年的恒星，其周围的行星看起来具备了一切生命和高级文明能够发展的先决条件。对此，一些天文学家认为，这些行星上可能存在地外智慧生命。不过，由于猎犬座星系离我们太过遥远，要弄清其中是否真有智慧生命存在，恐怕还需要一段时间。

空中的巨大铁饼：扁平圆盘状的银河系

“飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”一千多年前李白写的这句诗，表明人们对银河的认识由来已久。但是，真正认识到银河的本质，了解银河是一个包含我们生活的太阳系的旋涡星系，还是从近代开始的。

实际上，近代天文学家发现银河系的过程非常漫长。当伽利略首先用望远镜观测银河之后，人们就知道了银河是由恒星组成的。到1750年，英国人托马斯·赖特就提出了银河和所有的恒星构成一个巨大的扁平状系统的观点，这是对银河外形的首次描述。随后，德国哲学家康德于1755年指出，恒星和银河之间可能会组成一个巨大的天体系统。接下来的1785年，英国天文学家威廉·赫歇耳通过恒星计数得出，银河系中恒星分布的主要部分是一个扁平圆盘状的结构。他随后通过望远镜用目视方法计数了117600颗恒星，并根据观测结果首次确认了银河系为扁平状圆盘的假说。随后，美国天文学家沙普利经过4年的观测，于1918年提出太阳系不在银河系中心，而是处于银河系边缘的观点。他根据观测结果细致地研究了银河系的结构和大小，最终提出了一个银河系模型，即银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳系并不在中心。这个模型后来被证明是正确的，沙普利的观测为人们进一步认识银河系奠定了基础。这之后，天文学家就把以银河为表现的恒星系统称为银河系。

现在我们知道，银河系是一个由1000～4000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的、直径大约为10万光年、中心厚度约为1万光年、包含太阳系的巨大旋涡星系（最新研究结果显示，银河系是一个棒旋星系而不仅是一个普通的旋涡星系）。从外形上看，银河系是一个中间厚、边缘薄的扁平圆盘状体，看起来就像是空中的一个巨大铁饼。从构成方面来讲，银河系大体上由银盘、核球、银晕和暗晕4个部分组成。银盘是银河系恒星分布的主体，呈扁平圆盘状，直径大约是8.2万光年；核球是银河系中恒星分布最为密集的区域，大约呈扁球状；银晕是一个由稀疏分布的恒星和星际物质组成的区域，大体呈球形地包围着银盘；在银晕之外，还有一个范围更大的物质分布区被称为暗晕，也叫作银冕，但其中的物质究竟是什么，目前还不得而知。

以太阳做参照物，银河系的质量大约是太阳的1万亿倍，太阳处在与银河系中心距离大约27700光年的位置，以每秒250千米的速度围绕银河系的中心旋转，旋转一周大约需要2.2亿年。此外，银河系还有两个伴星系，分别是大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。那么，银河系的年龄究竟是多大呢？目前的主流观点认为，银河系在宇宙大爆炸后不久就诞生了，由此推算，银河系的年龄不会低于136±8亿岁。与之相比，地球生命的存在时间，真是不值得一提。

燃烧的恒星：广袤银河中，人类居住在太阳系

你知道地球上所有海滩和沙漠上的总沙粒数是多少吗？最新科学研究发现，宇宙中恒星的数目大概就是地球上这些沙粒的总数。而地球上所有生命现象所依赖的太阳，就是这广袤恒星群中的一员。

恒星是由炽热气体组成的能自己发光的球状或类球状天体。因此，作为银河系里众多炽热气体星球的一员，太阳看上去并没有明显的界限，如同一个燃烧着的大火球。天文观测和研究显示，太阳大约是于47.5亿年前在一个坍缩的氢分子云内部形成的。而现在，太阳已经是一个直径大约139万千米（相当于地球直径的109倍）、质量大约2×1030千克（相当于地球质量的33万倍）、约占太阳系总质量99.86%的“大火球”。

在形状上，太阳接近于理想中的球体，但还稍有一些扁，估计扁率为900万分之一。此外，太阳本身是白色的，但由于在可见光的频谱中以黄绿色的部分表现得最为强烈，因此从地球表面观看时，大气层的散射就让它看起来是黄色的，因此它也被非正式地称为“黄矮星”（矮星，光谱分类中光度级按照由强到弱顺序分在第五级的恒星，用罗马数字Ⅴ表示）。由于一直在燃烧，所以太阳一直在发光。可太阳究竟靠燃烧什么来发光的呢？要知道，太阳1秒钟燃烧释放出的能量就相当于燃烧几百亿吨煤所产生的能量，如果它只是一个用普通燃料做成的球体，那么数千年之内它就会燃烧殆尽了。可实际上，太阳已经持续燃烧了数十亿年了。这个问题，直到20世纪中叶以后，人们才彻底弄懂。原来，太阳和恒星的能量都来自核能的释放。从化学组成上来看，太阳质量的约3/4是氢，剩下的几乎都是氦，当氢在高温高压下聚变成氦时，就会释放出巨大的核能。因此，太阳才能在那么长时间内持续燃烧。

太阳是磁力非常活跃的恒星，它支撑着一个强大、年复一年不断变化的磁场。太阳磁场会导致很多影响，如太阳表面的太阳黑子、太阳耀斑、太阳风等，这些都被称为太阳活动。虽然太阳距地球的平均距离是1.5亿千米，但太阳活动还是会对地球人的生活造成影响，如扰乱无线电通信等。

以太阳为中心，太阳和它周围所有受到太阳引力约束的天体构成了一个集合体，这个集合体就是太阳系。目前，太阳系内主要有8颗行星，至少165颗已知的卫星，5颗已经被辨认出来的矮行星和数以千计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。依照到太阳的距离，太阳系中的8大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，其中的6颗行星有天然的卫星环绕着，在太阳系外侧的行星还被由尘埃和许多小颗粒构成的行星环环绕着。除了地球之外，在地球上肉眼可见的行星（水星，金星，火星，木星，土星）在中国都以五行为名，其余则与西方一样，以希腊和罗马神话故事中的神仙为名。此外，像地球的卫星是月球一样，太阳系中其他行星也有自己的卫星环绕，如木星的伽利略卫星木卫一（埃欧）、木卫二（欧罗巴）、木卫三（盖尼米德）、木卫四（卡利斯多）和土星的卫星土卫六（泰坦），以及海王星捕获的卫星海卫一（特里同）。

万物生长靠太阳。正是因为有了太阳的热量和光亮，地球上的一切才生机盎然，人类文明才得以产生并延续。目前的科学技术让我们对太阳系有了基本了解，相信随着科学的迅猛发展，未来我们会发现更多关于太阳系的知识，并运用它们更好地为人类自身服务。

大质量恒星最终的“爆死”：超新星爆炸事件

“中平二年（185年）十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消。”《后汉书·天文志》中的这段话描写了当时的人们发现夜空中一颗新星出现并照耀八个月之后又消失的事。这颗新星，现在被称为SN 185，是人类有史以来发现的第一颗超新星。

超新星，是某些大质量恒星在演化接近末期的时候经历的一种剧烈爆炸，即恒星最终的“爆死”。通常，这种爆炸极其明亮，爆炸过程中突发的电磁辐射常常能够照亮其所在的整个星系，并持续几周至几个月才逐渐衰减变为不可见。在这段时间内，一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。通过爆炸，恒星会将其大部分甚至所有的物质以高至1/10光速的速度向外抛散，同时向周围的星际物质辐射激波，这种激波会导致一个由膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构的形成，这被称作超新星遗迹。历史上，人们曾多次观测到超新星爆炸事件，如中国宋朝周克明等人发现了周伯星（SN 1006）、丹麦天文学家第谷发现了仙后座的超新星、德国天文学家开普勒发现了蛇夫座的超新星等。

通常，恒星从中心开始冷却，由于没有足够的热量平衡中心的引力，结构上的失衡就会导致整个星体向中心坍缩，从而造成外部冷却而红色的层面变热。此时，如果恒星足够大，这些层面就会发生剧烈的爆炸，产生超新星。恒星爆发的结果一般有两种，一是恒星解体为一团向四周膨胀扩散的气体和尘埃的混合物，最后弥散为星际物质，结束恒星的演化史；二是恒星外层解体为向外膨胀的星云，中心遗留下部分物质坍缩为一颗高密度天体，进入恒星演化的晚期和终了阶段。一般认为，质量小于9倍太阳质量的恒星，在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的。

根据天文学标准理论，宇宙大爆炸产生了氢和氦，可能还有少量锂，其他所有元素都是在恒星和超新星中合成的。超新星爆发令它周围的星际物质充满了金属（对天文学家来说，金属就是比氦重的所有元素）。这些金属丰富了形成恒星的分子云的元素的构成，所以每一代恒星及行星系的组成成分都有所不同。因此可以说，超新星是宇宙间将恒星核聚变中生成的较重元素重新分布的主要机制，而不同元素的分量对一颗恒星的生命，以至围绕它的行星的存在性都有很大的影响。此外，膨胀中的超新星遗迹的动能能够压缩凝聚附近的分子云，从而启动一颗恒星的形成。在太阳系附近的一颗超新星爆发中，借助其中半衰期较短的放射性同位素的衰变产物所提供的证据，人们了解到了45亿年前太阳系的元素组成。这些证据甚至显示，太阳系的形成可能是由这颗超新星爆发而启动的，随后，由超新星产生的重元素经过了和天文数字一样长的时间后，这些化学成分最终使地球上生命的诞生成为可能。

距离地球大约100光年以内，爆发的位置非常接近地球以至于能对地球的生物圈产生明显影响的超新星被称为近地超新星。超新星对类地行星产生的负面影响主要是γ射线：γ射线能够在高空大气层中引起化学反应，将氮分子转化为氮氧化物，破坏臭氧层，使地球表面暴露于对生物有害的太阳辐射与宇宙射线之下。科学家估算，在跟银河系一样大小的星系中，超新星爆发的概率大约是50年一次。科学家还推测，在距离太阳几百光年的范围内，确实有几颗主要的恒星有可能在一千年内成为超新星，如参宿四。不过，大多数人都认为，这些预测中的恒星即使真的爆发，也不会对地球产生任何影响。

河外星系的发现：地球离仙女座星系到底有多远

通过大望远镜，你会看到夜空中有许多像银河系一样但不在银河系范围内的，由一颗颗恒星组成的天体系统，它们是河外星系。关于河外星系的发现，还要追溯到200多年前。

17世纪，人们陆续发现了一些朦胧的天体，它们被称为“星云”。这些星云有些是气体的，有些则被认为像银河系一样，是由许许多多的恒星组成的。当时，法国天文学家梅西耶根据自己的观测制定出了梅西耶星表，将当时观测到的很多呈旋涡状的不明天体记录了下来，其中包括仙女座大星云M31。接下来，从1885年起，人们逐渐在仙女座大星云发现了许多新星，从而推断出仙女座星云并不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云，而是由许多恒星构成的天体系统。那么，地球离仙女座星云有多远呢？或者说，这些旋涡星云到底在银河系之内还是之外呢？

随后，针对仙女座星云究竟是在银河系之中还是更遥远的恒星集团这个问题，学术界分成两大阵营，展开了激烈的讨论。20世纪初期，美国两大天文学家柯提斯和薛普利就进行了一场争论。薛普利认为仙女座星云是银河系内部的天体，柯提斯则认为仙女座星云是银河系 之外的天体。当时，柯提斯研究了仙女座星云爆发的超新星，发现其亮度非常暗，由此认定仙女座星云离地球的距离非常遥远。此外，他还测算出了仙女座星云离我们的距离，证明其远远大于银河系的直径。

直到1924年，关于仙女座星云归宿的争论才最终平息。那一年，哈勃用当时世界上最大的望远镜在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的造父变星，并利用造父变星的光变周期和光度的对应关系确定出了仙女座星云的准确距离。经计算，仙女座星云距离地球大约90万光年，而银河系的直径只有大约10万光年。

由此可以断定，仙女座星云确实身处银河系之外，是一个像银河系一样巨大、独立的河外星系。当然，仙女座星云的称呼也应该改为仙女座星系。随后，哈勃又对其他河外星系进行了观测，并于1926年发表了对河外星系的形态分类法，史称哈勃分类或哈勃序列。

哈勃的发现结束了天文学家关于旋涡星云是近距离天体还是银河系之外的天体系统的争论，确定了宇宙岛屿的假说。宇宙岛是从布鲁诺无限宇宙论开始时就存在的一种关于宇宙的假说，他认为如果把宇宙比作海洋，星系就是浩瀚海洋中的一个个岛屿，而除了我们生活的银河系这个岛屿外，宇宙中还有许许多多像银河系一样的岛屿。现在我们知道，确实存在很多这样的岛屿，它们就是河外星系。

河外星系，简称星系，是位于银河系以外由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。目前已经发现的河外星系达到10亿个，探索距离达到了360亿光年，其中最著名的河外星系有仙女座河外星系、猎犬座河外星系、大麦哲伦星系、小麦哲伦星系和室女座河外星系等。其中，大麦哲伦星系距离我们16万光年，小麦哲伦星系距离我们19万光年，它们是银河系的附属星系，在南半球才能看到。