1.天体世界——星系
在宇宙空间，星系是宇宙最基本的单位。星系又叫做恒星系，是由无数本身能发光、发热的天体及恒星所组成的集合体。它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。到目前为止，人们在宇宙已观测到了约一千亿个星系。除了单独的恒星和稀薄的星际物质之外，大部分的星系都有数量庞大的多星系统、星团以及各种不同的星云。它们中有的离地球较近，可以清楚地观测到它们的结构；有的距离却非常遥远，目前所知最远的星系离地球有近两百亿光年。
星系主要由几十亿至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等构成，是占据几千光年至几十万光年的空间的天体系统。它在大小、组成、结构等方面彼此差别很大，但是它们几乎都派成群或团。它每一个的成员星系，少者几个，多者可达万个。
星系的直径通常以几万光年计算，在一个星系团内，星系之间的平均距离约为100万至200万光年。星系团之间的间距可能再大上百倍。每个星系大多是由几亿个到1万亿个以上的恒星组成。在许多星系（如银河系）中，我们都能观测到由星际气体和尘粒组成的星云。
宇宙就是由几十亿个像星系这样的天体系统构成的。如果把星系看成宇宙物质的基本单位，那么星系的分布状况就是宇宙结构的真实表现。星系的分布，呈现有层次的结构，这就是人类对神秘宇宙的基本认识。
现在，科学家通过对星系质量、形态、结构、运动、空间分布、内部恒星和气体的成分等方面的观测研究，进而促进对恒星和大尺度的宇宙结构的研究，这也是当代天文学中非常活跃的领域。
2.有容乃大——星系的分类
宇宙中没有两个星系的形状是完全相同的，每一个星系都有自己独特的外貌。但是由于星系都是在一个有限的条件范围内形成，因此它们有一些共同的特点，这使人们可以对它们进行大体的分类。
在多种星系分类系统中，天文学家哈勃于1925年提出的分类系统是应用得最广泛的一种。哈勃根据星系的形态把它们分成三大类：椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。
椭圆星系呈现的是一个由对称分布的恒星构成的球形或圆形。这种星系的大小范围，从大到伸跨几十万光年的、罕见的巨椭圆星系，到小至只拥有几百万个恒星的矮椭圆星系。虽然没有一个矮椭圆星系在天上引人注目，但它们却都是星系中最常见的一类。椭圆星系的投影图像的形态范围是从近圆形直到极扁的椭圆形。然而，它们的扁椭并非由于自转。此外，也不知道它们的真实形状究竟是扁球形，还是长球形。它可以分为七种类型，按星系椭圆的扁率从小到大分别用E0-E7表示，最大值7是任意确定的。该分类法只限于从地球上所见的星系外形，原因是很难确定椭圆星系在空间中的角度。
在星空中约有70%的亮星，包括银河系在内，都是旋涡星系。旋涡星系有一个直径5万至15万光年的恒星主盘，盘的厚度约为直径的十分之一。沉陷在盘结构中的是旋臂，它像玩具风车那样，从中心向外旋伸。在旋臂中，最大量地集聚着旋涡星系的星际气体和尘埃。在集聚区域内，它们能形成恒星。在新诞生的恒星中，间或有生存期短、光度高的；它们存在于旋臂内，在望远镜拍摄的底片上明显可见。
旋涡星系的中央核周围是一个巨大的核心隆起结构，大多数情况下，均接近于球体。其直径大者，可达盘结构直径之半。在核球和盘结构之外是由星团、单个恒星或许还有其他物质构成一个稀疏的或多或少为球状的晕。星系晕能伸展到盘结构之外很远处，并拥有星系总质量的大部分。
通常情况，将旋涡星系划分为“正常旋涡”和“棒旋旋涡”两种类型。在棒旋星系中，旋臂起始于一个贯穿星系核，有横行和星际物质组成的直棒结构的终端，或是起始于并非星系核而是星系棒周围的一个圆环结构。
不规则星系没有一定的形状，而且含有更多的尘埃和气体，用Irr表示。少数星系不能很好地和通用的划分框架拟合，它们被分类为不规则星系。另有一类用S0表示的透镜型星系，表示介于椭圆星系和旋涡星系之间的过渡阶段的星系。
宇宙中的大部分大星系都是旋涡星系，其次是椭圆星系，不规则星系占的比较最小。旋涡星系自转得比较快，其盘面中含有大量尘埃和气体，这些物质聚集成能供恒星形成的区域。这些区域发育出含有许多蓝星的旋臂，所以盘面的颜色看上去偏蓝。而在其棒状结构和中央核球上稠密地分布着许多年老的恒星。与旋涡星系相比，椭圆星系自转得非常慢，其结构是均匀而对称的，没有旋臂，尘埃和气体也极少。造成这种局面的原因是早在数十亿年前恒星迅速形成时就已经将椭圆星系中的所有尘埃和气体消耗完了。其结果是造成这些星系中无法诞生新的恒星，因此椭圆星系中包含的全都是老年恒星。
宇宙中约有10亿个星系的中心有一个超大质量的黑洞，这类星系被称为“活跃星系”，类星体也属于这类星系。
此外还有一类个子矮小的“矮星系”。这类星系不像大型星系那样明亮，但它们的数量非常多。银河系附近有许多矮星系，其数量比所有其他类型星系之和都多。在邻近的星系团中也已发现了大量的矮星系。其中一些形状规则，多半都含有星族II的恒星；形状不规则的矮星系一般含有明亮的蓝星。
星系的形状一般在它诞生之时就已经确定了，此后一直都保持着相对稳定，除非发生了星系碰撞或邻近星系的引力干扰。
3.四大嫡系——星系类型
（一）椭圆星系
椭圆星系是河外星系的一种，呈圆球形或椭球形。星系的中心区最亮，并且亮度向边缘递减。对于距离较近的椭圆星系，用大型望远镜可以分辨出外围的成员恒星。
同一类型的河外星系，质量差别很大，有巨型和矮型之分。其中以椭圆星系的质量差别最大，质量最小的矮椭圆星系和球状星团相当；而质量最大的超巨型椭圆星系可能是宇宙中最大的恒星系统，质量范围约为太阳的千万倍到百万亿倍，光度幅度范围从绝对星等-9等到-23等。
椭圆星系质量光度比约为50至100，而旋涡星系的质光比约为2～15，表明椭圆星系的产能效率远远低于旋涡星系。椭圆星系的直径范围是1～150千秒差距，总光谱是红巨星的光谱特征。椭圆星系颜色比旋涡星系红，说明年轻的成员星没有旋涡星系里的多，由星族Ⅱ天体组成；没有或仅有少量星际气体和星际尘埃，椭圆星系中没有典型的星族Ⅰ天体蓝巨星。
关于椭圆星系的形成，有一种星系形成理论认为，椭圆星系是由两个旋涡扁平星系相互碰撞、混合、吞噬而成。天文观测说明，旋涡扁平星系盘内的恒星的年龄都比较轻，而椭圆星系内恒星的年龄都比较老，即先形成旋涡扁平星系，两个旋涡扁平星系相遇、混合后再形成椭圆星系。还有人用计算机模拟的方法来验证这一设想，结果表明，在一定的条件下，两个扁平星系经过混合的确能发展成一个椭圆星系。
（二）旋涡星系
具有旋涡结构的河外星系称为旋涡星系，在哈勃的星系分类中用S代表。旋涡星系呈螺旋形状，中心区域为透镜状，周围围绕着扁平的圆盘；从隆起的核球两端延伸出若干条螺线状旋臂，叠加在星系盘上。
旋涡星系可分为正常旋涡星系和棒旋星系两种。按哈勃分类，正常漩涡星系又分为a、b、c三种次型：Sa型中心区大，稀疏地分布着紧卷旋臂；Sb型中心区较小，旋臂较大并较开展；Sc型中心区为小亮核，旋臂大而松弛。除了旋臂上集聚高光度O-B型星、超巨星、电离氢区外，同时还有大量的尘埃和气体分布在星系盘上。从侧面看在主平面上呈现为一条窄的尘埃带，有明显的消光现象。旋涡星系通常有一个笼罩整体的、结构稀疏的晕，叫做星系晕。其中主要是星族Ⅱ天体，它的典型代表是球状星团。
一个中等质量的旋涡星系往往有100至300个球状星团，随机地散布在星系盘周围空间。再往外，可能还有更稀疏的气体球，称为星系晕。旋涡星系的质量为10亿到1万亿个太阳质量，对应的光度是绝对星等-15等至-21等；它产生总光谱的主要天体既有高光度早型星，又有高光度晚型星；星族Ⅰ天体组成星系盘和旋臂，星族Ⅱ天体主要构成星系核、星系晕和星系冕。
（三）棒旋星系
棒旋星系是中心呈长棒形状的螺旋形星系，一般的螺旋形星系的中心是有圆核的，而棒旋形星系的中心是棒形状，棒的两边有旋形的臂向外伸展。
（四）不规则星系
不规则星系是外形不规则，没有明显的核和旋臂，没有盘状对称结构或者看不出有旋转对称性的星系，用字母Irr表示。在全天最亮星系中，不规则星系只占5%。
按星系分类法，不规则星系分为IrrI型和IrrII型两类。
（1）I型的是典型的不规则星系，除具有上述的一般特征外，有的还有隐约可见不甚规则的棒状结构。它们是矮星系，质量为太阳的1亿倍到10亿倍，也有可高达100亿倍太阳质量的；它们的体积小，长径的幅度为2到9千秒差距；星族成分和Sc型螺旋星系相似：O-B型星、电离氢区、气体和尘埃等年轻的星族I天体占很大比例。
（2）II型的具有无定型的外貌，分辨不出恒星和星团等组成成分，而且往往有明显的尘埃带。一部分II型不规则星系可能是正在爆发或爆发后的星系，另一些则是受伴星系的引力扰动而扭曲了的星系。所以I型和II型不规则星系的起源可能完全不同。
