前言：
在20世紀(jì)的前25 年里，星系的存在從理論猜想變成了可觀測(cè)的事實(shí)。到20世紀(jì)30 年代初，盡管精度不高，但是人們?nèi)匀还浪愠隽藬?shù)個(gè)近鄰星系的距離，并確定宇宙在膨脹。銀河系成為龐大星系家族的一員，后者因自身所包含的恒星而發(fā)光。在可見(jiàn)光圖像中，星系在太空中彼此分離，將其視為孤立區(qū)域的想法由此而生，這一島宇宙的觀念持續(xù)了數(shù)十年。

1950年后，隨著大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和新技術(shù)的出現(xiàn)，人們對(duì)星系的認(rèn)識(shí)變得愈加豐富。射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，星系中常常存在數(shù)十億倍于太陽(yáng)質(zhì)量的星際氣體，一些星系會(huì)在射電波段釋放出其大部分能量，這需要大量注入以近光速運(yùn)動(dòng)的電子。由這些數(shù)據(jù)和X 射線觀測(cè)可知，大多數(shù)巨型星系的中心可能都潛藏著數(shù)百萬(wàn)倍于太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。

在確認(rèn)了大爆炸模型后，星系顯而易見(jiàn)形成于早期宇宙中，進(jìn)而演化出現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)。然而，僅由普通重子物質(zhì)組成的星系理論模型無(wú)法給出可靠的結(jié)果。答案來(lái)自一個(gè)意想不到的地方。對(duì)于盤星系，如果它們僅由可見(jiàn)的恒星和氣體組成，那么旋轉(zhuǎn)速度在距其中心較遠(yuǎn)處就會(huì)減小，但實(shí)際情況并非如此。顯然，有額外且不可見(jiàn)的暗物質(zhì)暈包裹著這些星系，并占據(jù)了其絕大部分的質(zhì)量。暗物質(zhì)主導(dǎo)的星系模型不僅符合觀測(cè)數(shù)據(jù)，還有助于發(fā)展出可檢驗(yàn)的星系形成理論框架和此后演化出的理論框架。

到20世紀(jì)末，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和8~10米口徑的地面望遠(yuǎn)鏡為研究年輕星系開(kāi)辟了途徑。如果望遠(yuǎn)鏡有足夠的靈敏度，天文學(xué)的一大優(yōu)勢(shì)是可以直擊遙遠(yuǎn)的過(guò)去。這些研究和后續(xù)多波段的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，年輕星系小且會(huì)相互作用，并可能具有極高的恒星形成率。在其他情況下，年輕的超大質(zhì)量黑洞可通過(guò)吸積氣體乃至恒星快速生長(zhǎng)，向外輸出相當(dāng)于數(shù)萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)的能量。正如暗物質(zhì)模型所提出的，年輕星系借由并合進(jìn)行等級(jí)式生長(zhǎng)，絕非是20世紀(jì)30年代所認(rèn)為的島宇宙！

那么，人們對(duì)星系的認(rèn)識(shí)目前到了哪一階段呢？星系是復(fù)雜的物理系統(tǒng)，它
隨著時(shí)間經(jīng)歷了劇烈演化，把氣體轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)存的恒星，抑或是黑洞吞食普通物質(zhì)，
星系也會(huì)與環(huán)境相互作用。暗物質(zhì)暈已是標(biāo)準(zhǔn)模型，通過(guò)比較日臻完善的宇宙大
尺度結(jié)構(gòu)形成演化模擬與不斷豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)，該模型正不斷經(jīng)受著檢驗(yàn)。得益
于可工作在大部分電磁波譜上的高性能望遠(yuǎn)鏡，人們可以觀賞和研究肉眼不可見(jiàn)
的復(fù)雜星系；與此同時(shí)，在把星系分解成無(wú)數(shù)恒星或星際氣體的奇妙結(jié)構(gòu)時(shí)，人
們還能欣賞到天體之美。

本書會(huì)從21世紀(jì)的視角來(lái)介紹星系世界。自從近100年前發(fā)現(xiàn)星系以來(lái)，人
們已對(duì)其有了很多認(rèn)識(shí)，但想要完全了解這些宇宙的奇跡，仍有很長(zhǎng)的路要走。
如果你有機(jī)會(huì)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀看星系，它們大多數(shù)時(shí)候就是一團(tuán)模糊的光斑，盡情
欣賞本書中眾多的星系圖像吧，由此你會(huì)更全面地認(rèn)識(shí)你看到的宇宙奇跡。

杰伊·加拉格爾（Jay Gallagher）
寫于美國(guó)威斯康星州麥迪遜市