宇宙的尺度大得幾乎不可能讓人理解，而我們在這小小的、被稱為“地球”的岩石星球上能做的，也只能是認識到這一點。當發現頭頂上的星空重複著一個巨大的週期之後，我們逐漸認識到，我們是一個巨大體系的一部分，而這一體系比太陽系以及那包含2000億顆恆星的銀河系要大得多得多。
M87，也被稱為室女座A，是梅西耶星表中的第87號天體。M87位於室女座星系團中，是一個距離地球5400萬光年的巨橢圓星系。在這張照片裡，我們可以看到星系核中巨大黑洞所製造的熾熱氣體瓣。
我們的星系鄰居
我們這小小的岩石星球就像個探索鄰近星系的大看臺。太陽這顆最靠近我們的恆星，距離我們1.5億千米之遙。當夜晚降臨，這顆恆星隱沒在地平線下之時，千萬顆星星取而代之，出現在夜空中。在地球上最黑暗的地方，我們僅憑肉眼就能看到近萬顆星星，它們全都是我們賴以生存的銀河系的一部分。
茲威基18有許多明亮的年輕恆星。根據這些恆星的壽命來估計，這個星系的年齡只有5億年，因此它一度曾被認為是最年輕的星系。但最近科學家們使用哈勃太空望遠鏡觀察發現，茲威基18其實也有許多老年恆星。現在這個星系被認為和其他星系年齡差不多，只是仍然有許多新的恆星在誕生。
星系是大量恆星、氣體和塵埃形成的一個引力束縛系統。萬億恆星生於斯死於斯，以龐大的尺度展現了宇宙萬物的生活史。科學家們認為，在可觀測宇宙中有大概1000億個星系，每一個星系都有數以億計的恆星。最小的星系，即矮星系，僅有大約1000萬顆恆星；而最大的巨橢圓星系可能有100萬億顆恆星。星系中所包含的物質比我們用望遠鏡所能看到的要多得多，這一點已得到普遍接受。人們認為星系周圍存在巨大的暗物質暈，這是一種新的物質型別，與地球上的任何物質都不相同，並且與普通物質間的相互作用十分微弱。儘管我們不能直接觀察到暗物質，但它的引力作用卻直接決定了我們所觀察到的星系的形態，並且它也很可能主導了宇宙嬰兒時期星系的形成過程。目前我們認為，像銀河系這樣的星系，大概95%的質量都由暗物質組成。從某種意義上來說，那些明亮的恆星、行星、氣體和塵埃都成了配角，雖然有人會理直氣壯地認為這種想法是相當無趣的，因為暗物質幾乎不可能形成恆星、行星到人類等複雜而美麗的結構。無論如何，對暗物質本質的探尋是新世紀物理學最大的挑戰之一。在後面的章節，我們會再談論這個有趣的問題。
宇宙的尺度大得幾乎不可能讓人理解，而我們在這小小的、被稱為“地球”的岩石星球上能做的，也只能是認識到這一點。當發現頭頂上的星空重複著一個巨大的週期之後，我們逐漸認識到，我們是一個巨大體系的一部分，而這一體系比太陽系以及那包含2000億顆恆星的銀河系要大得多得多。
M87，也被稱為室女座A，是梅西耶星表中的第87號天體。M87位於室女座星系團中，是一個距離地球5400萬光年的巨橢圓星系。在這張照片裡，我們可以看到星系核中巨大黑洞所製造的熾熱氣體瓣。
我們的星系鄰居
我們這小小的岩石星球就像個探索鄰近星系的大看臺。太陽這顆最靠近我們的恆星，距離我們1.5億千米之遙。當夜晚降臨，這顆恆星隱沒在地平線下之時，千萬顆星星取而代之，出現在夜空中。在地球上最黑暗的地方，我們僅憑肉眼就能看到近萬顆星星，它們全都是我們賴以生存的銀河系的一部分。
茲威基18有許多明亮的年輕恆星。根據這些恆星的壽命來估計，這個星系的年齡只有5億年，因此它一度曾被認為是最年輕的星系。但最近科學家們使用哈勃太空望遠鏡觀察發現，茲威基18其實也有許多老年恆星。現在這個星系被認為和其他星系年齡差不多，只是仍然有許多新的恆星在誕生。
星系是大量恆星、氣體和塵埃形成的一個引力束縛系統。萬億恆星生於斯死於斯，以龐大的尺度展現了宇宙萬物的生活史。科學家們認為，在可觀測宇宙中有大概1000億個星系，每一個星系都有數以億計的恆星。最小的星系，即矮星系，僅有大約1000萬顆恆星；而最大的巨橢圓星系可能有100萬億顆恆星。星系中所包含的物質比我們用望遠鏡所能看到的要多得多，這一點已得到普遍接受。人們認為星系周圍存在巨大的暗物質暈，這是一種新的物質型別，與地球上的任何物質都不相同，並且與普通物質間的相互作用十分微弱。儘管我們不能直接觀察到暗物質，但它的引力作用卻直接決定了我們所觀察到的星系的形態，並且它也很可能主導了宇宙嬰兒時期星系的形成過程。目前我們認為，像銀河系這樣的星系，大概95%的質量都由暗物質組成。從某種意義上來說，那些明亮的恆星、行星、氣體和塵埃都成了配角，雖然有人會理直氣壯地認為這種想法是相當無趣的，因為暗物質幾乎不可能形成恆星、行星到人類等複雜而美麗的結構。無論如何，對暗物質本質的探尋是新世紀物理學最大的挑戰之一。在後面的章節，我們會再談論這個有趣的問題。