太陽系所在的星系叫做銀河系，銀河系包含數千億顆恆星。我們已知的宇宙有2000億個星系，每個星系都獨一無二、浩瀚無邊而且充滿活力。星系充滿暴力，它們在暴力中誕生，也在暴力中毀滅，星系從何而來、它們是如何運轉的、星系有著怎樣的未來、又將如何走向滅亡？

漂浮在浩瀚宇宙中的宇宙島

我們所處的星系·銀河系，銀河系的歷史約有120億年之久，銀河系正如一個中間隆起的大圓盤，四周還有巨大的旋臂，銀河系只是宇宙中無數星系中的一個，星系是恆星主要、也是最大的集合，僅一個中等大小的星系，就存在1000億顆恆星，它們是恆星的搖籃，恆星在此誕生、也在此消亡。星系中的恆星在星雲中誕生，星雲由塵埃和氣體構成，「鷹狀星雲」是銀河系深處恆星的巨型「孵化場」。

圖解：「鷹狀星雲」

銀河系有數千億顆恆星，許多恆星周圍都有行星系和衛星系，然而，長期以來對星系並不十分了解。一個世紀前，我們認為宇宙中只存在銀河系，科學家稱其為我們的「宇宙島」，他們當時認為宇宙中並不存在其它星系。

圖解：「渦狀星系」·M51,又名為NGC 5194

然而在1924年，天文學家愛德溫·哈勃推翻了這一觀點，哈勃運用當時最先進的2.5米口徑「胡克望遠鏡」在洛杉磯附近的威爾遜山觀測宇宙，在夜空深處，他看見了遙遠而模糊的點點星光，他意識到這些並不是單個的恆星，而是一個恆星群，宇宙中的星系遠不止銀河系。

他的這一發現讓當時的天文學家的認知受到了巨大的打擊，宇宙的概念從只有銀河系，變成了擁有數十億星系的浩瀚宇宙。哈勃的發現是天文學歷史上最重大的發現，宇宙包含不止一個，而是許多星系。其中最著名的：

圖解：「M87星系」

• 「渦狀星系」：它有兩隻巨大的旋臂，其中包含約1.6億顆恆星。
• 「M87星系」：是一個巨大的橢圓星系，它是宇宙中最古老的星系之一，該星系的恆星發出金黃色的光芒。
• 「草帽星系」：它有一個龐大的發光核，周圍有一圈像帽檐一樣的氣體和塵埃。星系絢麗奪目，從某種程度來說，代表了宇宙的基本單位，星系像是在太空中旋轉的巨大風車，仿佛是大自然創造的絢爛煙花。

圖解：「草帽星系」

宇宙島的規模如此之大

星系的確巨大無比，在地球上我們用公里衡量距離，在太空天文學家用光年衡量距離，光年指的是「光」行進一年的距離，約為94,600億公里。

地球距離銀河系中心有25000光年，銀河系的直徑超過10萬光年，儘管銀河系已經如此之大，但對整個宇宙來說，也只是滄海一粟。銀河系對我們而言或許很大，但與其它一些星系相比，它確實非常渺小。

體積對比：

• 「仙女座星系」: 離銀河系最近的星系，直徑超過20萬光年，是銀河系的兩倍。
• 「M87星系」：是銀河系附近星系中最大的橢圓星系，比「仙女座星系」大得多，直徑橫跨50萬光年。
• 「IC-1011星系」：它的直徑為600萬光年，比銀河系大60倍，是迄今為止人類發現的最大星系。

圖解：星系體積對比圖

天體物理學的最大疑問之一：星系究竟為何如此龐大並且無處不在呢？

宇宙起源於大爆炸，138億年前，宇宙還處在密度極大、溫度極高的混沌狀態，當時宇宙中沒有任何星系存在，所以星系一定是在那個初始狀態之後形成的。恆星的形成需要引力，而將恆星聚集成為星系，需要更大的引力，最早的恆星形成於大爆炸後2億年，引力將恆星聚集在一起，形成了最早的星系。

「哈勃太空望遠鏡」使科學家能夠看到過去、回到創世之初，也就是星系剛剛開始形成的時期，「哈勃太空望遠鏡」能觀測到許多星系，但是我們今天看到的光是這些星係數十億年甚至數萬億年前發出的，這些光需要經過如此漫長的時間才能到達地球，所以我們今天所見的其實是這些星系遠古的歷史。

例如：

觀察「哈勃深空」可以看到一些模糊的光點，看過來並不像是星系，這些微小模糊的光點幾乎無法辨別，這些模糊的光點包含數百萬甚至數十億顆恆星，正逐漸聚集在一起形成新的星系。

這些模糊的光點就是最早的星系，它們大約與宇宙大爆炸後10億年形成，這是「哈勃太空望遠鏡」所能看到的最遠之處了，如果想看的更遠，並回溯更遙遠的過去，則需要另一種望遠鏡。

「阿塔卡馬宇宙望遠鏡」這種望遠鏡太大，不能發射到太空，這台望遠鏡座落於智利北部荒漠高原上，該望遠鏡位於海拔5200米處，是世界上海拔最高的望遠鏡。「阿塔卡馬宇宙望遠鏡」並非用來偵測可見光，而是用來探測宇宙誕生幾十萬年之後的宇宙微波輻射，這架望遠鏡不僅能探測到早期星系，還能看到它們是如何形成和發展的。

「阿塔卡馬宇宙望遠鏡」幫助天文學家了解到星系是如何從誕生之初逐漸演化的，天文學家觀察星系是如何從恆星群發展成為我們今天所見的複雜體系的，恆星形成恆星團，恆星團形成星系，星系團形成超新星團。

圖解：這是「哈勃深空」的星系圖片，一個光點代表一個星系

是什麼力量如此強大以至於能夠改變星系運行的方式？

早期星系雜亂無序，恆星氣體和塵埃混成一團，但是，如今的星系看上去十分整齊有序，那麼雜亂無章的星系是如何轉變為美麗的螺旋星系或風車星系的呢？

答案：引力、

引力塑造了星系的形狀，並掌控著星系的未來，大多數星系的中心都有一個能量巨大、破壞性極強的引力源，在銀河系中心深處就有一個這樣的引力源。

星系存在的歷史已有120億年了，這些龐大星系的形狀和大小各不相同，從盤繞的螺旋到巨大的球體，目前對這些星系仍舊知之甚少，恆星氣體和塵埃混為一團，然而歷經幾十億年的演化後，它們形成了像漩渦星系或銀河系這樣整齊有序的結構，銀河系起初並不是一個幼小星系，而是由許多小星系組成，現在的銀河系曾經包含許多形狀不規則的小結構體，這些結構體逐漸開始融合，引力將各個小結構體聚集在一起，並逐漸將恆星向內拉攏，它們開始加速旋轉，直到形成一個扁平的圓盤，恆星和氣體被拋甩形成巨大的旋臂，這一過程在宇宙中重複了數十億次。

這些星系看上去形狀迥異，但它們都有一個共同點，那就是它們都環繞星系中心的某一點做軌道運行，科學家們研究發現這一中心就是「黑洞」所產生的引力改變星系運行的方式的原因。

「超級黑洞」存在的線索就是，一些星系的中心產生巨大的能量，通過觀測可以看到黑洞正在吞噬它們周圍的物質，但是這不是一般意義上的黑洞，而是「超級黑洞」。「超級黑洞」正在吞噬周圍的恆星和氣體，黑洞有時會吞噬掉太多的物質，於是會將吞入的物質吐回太空，同時噴發出純能量波束，這些被吐出來的物質就是「類星體」，如果科學家看見「類星體」從星系中迸發而出，他們就可以斷定那裡有一個「超級黑洞」。

圖解：黑洞正在吸進物質

然而我們的銀河系沒有「類星體」，是否意味著銀河系沒有「超級黑洞」呢？

證據：

在銀河系的中心，找到「超級黑洞」的關鍵，是要觀察恆星如何運轉，恆星運轉是因為引力的作用，正如行星圍繞太陽運行一樣，離中心最近的恆星被厚厚的塵埃雲遮蓋。

「安德里亞·蓋孜」在過去的15年中一直在尋找答案。她選擇了位於夏威夷島的「凱克望遠鏡」，透過雲層，她看到一個陌生的荒涼之地，銀河系中心的一切都更為極端，物體運行速度非常快， 「蓋孜」拍攝一些在星系中心附近運轉的恆星照片，她們拍攝的照片揭示了一些令人震驚的事實，恆星每小時可運行數百萬公里， 事實的確如此，「蓋孜」追蹤了恆星的運行情況，並且找到了運行軌道的確切位置，只有一樣東西具有如此大的能量使恆星快速運動，那就是「超級黑洞」。

圖解:圖片中心黑點就是黑洞

正是「超級黑洞」產生的引力，使恆星高速運轉，恆星運行的軌道就是「超級黑洞」存在的鐵證。

圖解：「安德里亞·蓋孜」在過去的15年中拍攝的圖片整理成恆星運行的動態圖

銀河系中心的「超級黑洞」十分巨大，直徑長達2400萬公里，它對地球是否構成威脅？

實際上地球與銀河系中心的「超級黑洞」相距25000光年，相當於數萬億公里的距離，地球現在仍處於安全的位置。