在第二屆進(jìn)博會(huì)國(guó)家展中，中國(guó)館設(shè)置了許多互動(dòng)體驗(yàn)環(huán)節(jié)，其中，參觀者可以通過(guò)VR眼鏡來(lái)看太空星系。大家都知道我們?cè)阢y河系中，不過(guò)，人類正確認(rèn)識(shí)銀河系用了上千年的時(shí)間，而人類認(rèn)識(shí)到銀河系之外還有著上千億個(gè)和銀河系相近但又不完全相同的星系還不到百年。

那么銀河系到底是什么樣的？銀河系外的星系又是什么樣子？人類對(duì)于星系的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了什么樣的過(guò)程？

數(shù)千年前，人們對(duì)銀河就有了各種各樣的猜想。古希臘神話中人們認(rèn)為銀河是由天后赫拉的乳汁鋪就而成的；而在中國(guó)的神話傳說(shuō)里，銀河便是天上的一條河流。

直到伽利略首次將望遠(yuǎn)鏡的鏡筒指向銀河，才發(fā)現(xiàn)銀河其實(shí)是由無(wú)數(shù)恒星構(gòu)成的。然而，由于身處銀河系之中，人類仍然不清楚銀河的結(jié)構(gòu)，銀河和太陽(yáng)是什么樣的關(guān)系？

最先對(duì)銀河系形狀做出正確推論的是英國(guó)科學(xué)家賴特（Thomas Wright）和德國(guó)哲學(xué)家康德。賴特認(rèn)為銀河系是扁平的，太陽(yáng)也身處其中，康德在賴特的基礎(chǔ)上進(jìn)一步猜想，銀河是一個(gè)巨大的、扁平分布的、包含無(wú)數(shù)恒星的天體系統(tǒng)，這些恒星由萬(wàn)有引力束縛在一起，像太陽(yáng)系一樣圍繞著某個(gè)中心旋轉(zhuǎn)。

銀河系結(jié)構(gòu)（面向）的想象圖

十八世紀(jì)后期，英國(guó)科學(xué)家赫歇爾第一次給出了銀河系形狀的定量估算，他利用自制望遠(yuǎn)鏡對(duì)銀河系中的恒星進(jìn)行計(jì)數(shù)，首次利用觀測(cè)數(shù)據(jù)證明了銀河系是個(gè)扁平的形狀。

赫歇爾對(duì)銀河系形狀的定量估算

今天，我們對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)有了更為細(xì)致的認(rèn)識(shí)。銀河系大致為一個(gè)扁平圓盤，直徑約為10萬(wàn)光年，厚度大約為1萬(wàn)光年，圓盤上分布了約3000億顆恒星，其中，太陽(yáng)距離銀河系中心大概2.6萬(wàn)光年。此外，在銀河系中心還有一個(gè)棒狀結(jié)構(gòu)，棒的兩端有數(shù)條旋臂延伸出來(lái)。在銀河系中心居住著一個(gè)大約430萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。

通過(guò)望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家們看到了銀河中的恒星，同時(shí)，也觀測(cè)到了許多云霧狀天體——星云。1780年，法國(guó)天文學(xué)家梅西耶發(fā)表了包含110個(gè)天體的星云星團(tuán)表。

模糊一團(tuán)的星云，特別是旋渦星云，到底是處于銀河系內(nèi)還是處于銀河系之外？就此問題，在1920年，美國(guó)科學(xué)院進(jìn)行了一次歷史上被記為“great debate”的學(xué)術(shù)辯論會(huì)。在這次辯論中，沙普利認(rèn)為銀河系巨大，旋渦星云在銀河之內(nèi)，銀河系是宇宙的全部；而另一方柯蒂斯則認(rèn)為銀河系不是宇宙的全部，那些星云在銀河之外。這次辯論會(huì)上，雙方都沒說(shuō)服對(duì)方，但均指出了距離和尺度的測(cè)量，是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。1923年，哈勃用胡克望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)仙女座星云（M31），利用M31中造父變星的距離測(cè)量證明了M31的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知銀河系的尺度。

沙普利的球狀星團(tuán)分布圖 （圖片來(lái)源：維基百科）

哈勃在發(fā)現(xiàn)和認(rèn)證了河外星系之后，進(jìn)一步對(duì)河外星系的形態(tài)做了系統(tǒng)研究。哈勃發(fā)現(xiàn)看上去形態(tài)各異的星系可以分為三大類，橢圓星系、旋渦星系、不規(guī)則星系，此外還存在一種過(guò)渡類型--透鏡星系。這種分類方法可以用哈勃音叉圖來(lái)概括。

哈勃音叉圖 （圖片來(lái)源：維基百科）

第一類橢圓星系，這類星系外形呈正圓形或橢圓形，亮度分布高度集中，沒有明顯的子結(jié)構(gòu)，用英文字母E表示。

橢圓星系 （圖片來(lái)源：維基百科）

第二類，旋渦星系，外形中帶有明顯的旋渦結(jié)構(gòu)，英文記為S。這類星系中心有一個(gè)明亮的，沒有明顯結(jié)構(gòu)的核球。此外還有一類旋渦星系，其中心有一個(gè)貫穿核球的短棒結(jié)構(gòu)，記為棒旋星系（SB）。