星云和“宇宙岛”
星云和“宇宙岛”
早在18世纪后期，西方的天文爱好者中兴起了搜寻彗星的热潮，拥有天文望远镜的人都愿意花费许多时间巡视星空，人们期盼发现太阳系的新成员。结果在搜寻彗星的观测过程中，人们发现太空中还有一些模糊朦胧的云状天体（位置固定），后来称为星云。在1745年以前，人们大约已发现了20多个星云。
法国天文学家梅西耶在搜寻彗星的工作中，也发现了一些星云和星团。为了天文观测研究的需要，他于1786年前后，着手编制了一个星云、星团表，其中记载了大约103个星云、星团的位置。这个表叫做《梅西耶星云星团表》。
后来，人们把属于《梅西耶星云星团表》里的天体，加上一个M进行编号，例如M31、M1和M13，分别表示仙女座大星云、金牛座蟹状星云和武仙座球状星团。
到1888年时，人们所知的星云、星团已经达到了7840个。丹麦天文学家德雷尔订正了约翰·赫歇尔的《星云总表》，在表中列出了5079个天体。在此基础上，他于1895年出版了《幸运星团新总表》，英文简称NGC。
不久，德雷尔又出版了《补编》（英文简称IC），二者合在一起总计15000个星云、星团。现代天文学家提到星云、星团的时候，通常引用NGC和IC的编号数。例如，著名的蟹状星云称为NGC1952，这是因为在德雷尔表上它是第1952个登记入表的。
1750年，英国天文学家赖特曾猜想这些“星云”中的某些可能是独立的庞大恒星系统。1755年，德国哲学家康德发表了《自然通史和天体论》一书，在书中，康德以他超人的睿智提出，银河系在宇宙中绝不是孤立的恒星集团，在太空里还有大大小小的天体系统星罗棋布，宛如辽阔的海洋中的岛屿，成群成团，数不胜数。他称之为“宇宙岛”。
康 德
当时，威廉·赫歇尔观测到有些星云的确是由许许多多的小星星构成的，率先证明了康德宇宙岛假说。但是他也发现了一些星云分辨不出星星，它们的确是由尘埃、气体构成的真正的星云，例如弥漫星云、行星状星云等。
1845年，爱尔兰天文学家罗斯自制成口径约1．82米的大望远镜，它虽然很笨重，需要4个人才能操纵它，但还是作出了一些重要的观测发现。罗斯用它辨认出了一些云雾状的天体，仔细看去它们呈漩涡状，所以后来就叫做漩涡星云；在观测中，他还证实了许多赫歇尔曾认为是“星云”的天体实际上是星团。罗斯发现M51有独特的螺旋状结构，他根据M51的外貌特征，推测该星云是一个巨大的、自转的漩涡星系。
星云到底是由恒星构成的，还是由气体构成的呢？英国天文学家哈根斯、美国天文学家柯蒂斯以及沙普利，于20世纪初分别对多个星云进行了观测分析，但存在很大的分歧。1920年4月24日，美国科学家在华盛顿召开了“宇宙的尺度”学术研讨会。当时以沙普利为一方，柯蒂斯为另一方，双方就漩涡星云究竟有多远，漩涡星云是由恒星还是气体组成的，为什么漩涡星云都避开银道面三个问题展开了激烈的争辩。
这是近代天文学史上有名的一次科学大辩论，鉴于这次辩论在星系研究历史上的重要地位，后来得名为“伟大的辩论”。当时，由于他们都提不出令人信服的充分证据，并没有互相说服。因为那时的观测水平不足以作出决定性的判断。
直到几年之后，美国天文学家哈勃使用新型望远镜观测，才得出划时代的具有决定性的观测结果。原来，在茫茫的大宇宙中，还有数不清的“银河系”，它们一般称为“河外星系”，我们的银河系只不过是大宇宙中的“沧海一粟”罢了。
哈勃的巡天还观测表明，宇宙中存在着许多大小和不同类型的星系。哈勃曾对星系做过科学的分类，迄今仍作为星系分类的基础。根据星系核球的大小和旋臂伸展程度，一般把星系分为椭圆星系、漩涡星系、棒旋星系、不规则星系和矮星系。前4种星系是就其形状而言，而最后一类则是按照星系大小来说的。因此，可以有矮漩涡星系或矮不规则星系等；也可以有巨漩涡星系或巨不规则星系等。
仙女座大星云就是一个典型的具有漩涡状的星系，我们的银河系也属于漩涡状星系。漩涡星系的主体结构是：中心一球状或椭球状的核心部分称为核球，其外一薄薄的圆盘即星系盘，从核球两端延伸出2条或2条以上的旋臂叠加在星系盘上；主体部分的外面是一个近于球状的结构稀疏的晕，称为星系晕。像银河系这样的漩涡星系均有若干条旋臂，它们沿着一个半圆弧往外旋出。
河外星系
椭圆星系是卵状的，其大小一般可达银河系的3倍。棒状星系属于具有漩涡状结构的一种星系。与漩涡星系不同的在于，它的旋臂是从一个棒状结构物两端向外伸出的。不规则星系的外形不规则，没有明显的核心和旋臂，也没有明显的对称结构。例如，位于南天的以葡萄牙航海家命名的大、小麦哲伦星系就属于不规则星系。
在观测河外星系时，人们发现除了不规则星系和一些较暗、小的星系（常称为矮星系）之外，绝大多数星系都有1个或几个尺寸很小却异常明亮的团块，称为星系核。关于星系核的构成现在还不清楚，但大都现出较强的辐射，辐射波段范围也较星系其他部分宽一些，有的甚至表现出喷射或爆发等剧烈的活动现象。
20世纪末到21世纪初，人们通过对河外星系的广泛研究，发现了许多性质特殊的河外星系，这些星系称为活动星系。这些星系有一个共同的特点，即它们的中心都有一个处于猛烈活动状态的星系核。
与恒星类似的是，星系也有成双、成群、成团的现象。例如，“哈勃空间望远镜”发现，作为海外漩涡星系的仙女座大星云存在2个星系核，是一个合并的星系。此外，银河系、仙女座大星云、三角座漩涡星系和大、小麦哲伦星系等40多个星系构成了一个星系群，称为本星系群。本星系群的半径约300多万光年，其近邻有室女座星系团，它包含2500个以上的各类河外星系，星系团中心距离我们6000多万光年。
一般来说，由2个以上的星系团组成的星系集团称为超星系团，对于由1个星系团和许多星系群组成的星系集团也称为超星系团，即它由本星系群和大熊星系团、室女星系团，以及其他50来个较小的星系群和星系团一起组成的，其直径约1亿光年，中心在室女座星系团方向。几年前，已观测到的星系团总数超过了1万个，一个星系团可包括几十个、几百个乃至几千个星系。
也许有的读者会提问，宇宙空间究竟有多少星系？这是一个无法准确回答的问题。不过我们简略回顾一下，早在1934年，哈勃在研究星系的空间分布时，已经观测到44000个以上；1990年哈勃空间望远镜上天以前，天文学家知道的亮于20星等的星系至少有2000万个；近年来，哈勃空间望远镜陆续发现了成千上万个星系。据估计，我们的宇宙中至少有2000亿个星系。