（作者：趙君亮）
十萬個為什么：
那么，你知道天文學家是怎樣證實河外星系的存在的嗎？一起來聽聽專家怎么說吧！
成語“天外有天”，常用以描述人的認識或能力總是有限的，而認識事物的過程卻是無限的。在天文學上，“天”可以理解為“宇宙”，天文學即研究宇宙和天體的自然科學學科。人類對宇宙的認識過程已有數千年的歷史，其間有三個最重要的里程碑式事件：1543年波蘭天文學家哥白尼提出日心說，1785年英國天文學家威廉·赫歇爾建立第一個銀河系模型，以及1923年美國天文學家哈勃發(fā)現河外星系的存在。
在哥白尼時代，人們心目中的宇宙只限于太陽系，范圍僅為幾十天文單位，對太陽系外的恒星世界則不甚了解。赫歇爾把視野拓展到太陽系外，確認了由眾多恒星構成的銀河系的存在，尺度約10萬光年。那么，銀河系之外的宇宙又如何呢？
在赫歇爾嘗試確定銀河系結構之前，17世紀中葉，已有人注意到夜空中除了點狀的恒星外，還可看到一些外形頗不規(guī)則的云霧狀暗天體，并取名為星云。自然哲學家開始自問：“銀河是否已構成了整個宇宙？”在當時顯然沒人能給以正確的回答。
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對事物的認識總會有一個過程。1750年英國人賴特猜想，有些星云可能是銀河系般的龐大恒星系統(tǒng)。1755年德國哲學家康德更明確提出，銀河系外存在無數個與銀河系類似的恒星系統(tǒng)（后人稱之為河外星系或星系），并明確指出，早先發(fā)現的仙女星云就是這樣的河外星系。賴特和康德的觀念也許可稱之為天才的猜想，但并無科學證據。那時，天文學家對星云的本質缺乏了解，更不知道它們在銀河系之內，還是位于銀河系之外。
銀河系及其近鄰星系
赫歇爾試圖通過實測來尋找答案。這位科學大師認為，如果經望遠鏡的放大后，星云能分解成一顆顆恒星，那么所觀測的星云就是星系，否則，星云便是銀河系內的云團。然而，觀測結果表明，一些星云確實能被分解為恒星，但也有不少星云在望遠鏡視場內仍是模糊一團，這使赫歇爾深感迷惑不解。赫歇爾這樣的大科學家，擁有當時世界上最大的望遠鏡，尚無法判斷，同時代的其他人，就更無所適從了。
實際上，赫歇爾的思路并非完全正確，因為那時的所謂“星云”包含了三類性質迥異的天體：銀河系內的氣體塵埃星云、銀河系內的星團，以及河外星系。赫歇爾的望遠鏡能分辨為恒星的“星云”，只是星團。而銀河系內的氣體塵埃星云，或者是河外星系，都是當時的望遠鏡無法分辨的。
此后的100多年內，關于“星云”的本質仍無明確的定論。1920年4月，美國科學院為此舉辦了一次“宇宙的尺度”專題辯論會。會上，持對立觀點的兩位著名天文學家柯蒂斯和沙普利各抒己見，相持不下，最終也未能得出明確的結論性意見。問題的關鍵在于如何測定“星云”的距離：若觀測的“星云”同我們的距離遠大于銀河系的尺度，且又可分解為恒星，河外星系的存在便可得以肯定，否則“星云”便是銀河系內的天體。
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天文學是一門觀測科學，天文學的發(fā)展史也就是它的主要觀測設備——望遠鏡的發(fā)展史。望遠鏡口徑越大，越能看到更暗的天體，分辨率也越高。為此，人們不斷追求建造更大的望遠鏡。隨著大口徑望遠鏡的面世，最終證實河外星系存在的時機歷史性地落在了哈勃的身上。
1917年，美國建成當時世界上最大的2.54米口徑反射望遠鏡。1923年10月5日，哈勃用這架望遠鏡觀測了仙女星云。在高分辨率照片上，仙女星云的外緣被分解成一顆顆恒星。哈勃在其中辨認出了一些造父變星。這些造父變星離我們的距離是可以測定的。經過仔細的核對和計算，哈勃據此推知仙女星云的距離約為100萬光年（現代結果為240萬光年）。盡管當時對銀河系尺度還未取得一致的認識，但據各種估算它的大小不會超過30萬光年。因此，仙女星云遠在銀河系之外，無疑是一個河外星系，故應更名為“仙女星系”。這一年，哈勃才34歲。
哈勃的成就并非一朝一夕之功，他早年就對“星云”表現出極大興趣，做了許多細致的工作。他大膽地把“星云”分為“銀河星云”和“非銀河星云”兩類，但對自己觀點的表述頗為謹慎，還提醒別人不要輕易把“非銀河星云”理解為它們就處于銀河系之外。直到測出仙女星系的距離后，哈勃才確認了河外星系的存在。
今天，人們已確知宇宙中存在著上千億個星系，它們是宇宙物質結構形態(tài)的基本單元。對星系的研究已成為天文學的一個重要分支—星系天文學。
編輯：魯凡英
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