前言：
在20世纪的前25 年里，星系的存在从理论猜想变成了可观测的事实。到20世纪30 年代初，尽管精度不高，但是人们仍然估算出了数个近邻星系的距离，并确定宇宙在膨胀。银河系成为庞大星系家族的一员，后者因自身所包含的恒星而发光。在可见光图像中，星系在太空中彼此分离，将其视为孤立区域的想法由此而生，这一岛宇宙的观念持续了数十年。
1950年后，随着大型光学望远镜和新技术的出现，人们对星系的认识变得愈加丰富。射电望远镜观测发现，星系中常常存在数十亿倍于太阳质量的星际气体，一些星系会在射电波段释放出其大部分能量，这需要大量注入以近光速运动的电子。由这些数据和X 射线观测可知，大多数巨型星系的中心可能都潜藏着数百万倍于太阳质量的黑洞。
在确认了大爆炸模型后，星系显而易见形成于早期宇宙中，进而演化出现在的结构。然而，仅由普通重子物质组成的星系理论模型无法给出可靠的结果。答案来自一个意想不到的地方。对于盘星系，如果它们仅由可见的恒星和气体组成，那么旋转速度在距其中心较远处就会减小，但实际情况并非如此。显然，有额外且不可见的暗物质晕包裹着这些星系，并占据了其绝大部分的质量。暗物质主导的星系模型不仅符合观测数据，还有助于发展出可检验的星系形成理论框架和此后演化出的理论框架。
到20世纪末，哈勃空间望远镜和8~10米口径的地面望远镜为研究年轻星系开辟了途径。如果望远镜有足够的灵敏度，天文学的一大优势是可以直击遥远的过去。这些研究和后续多波段的观测发现，年轻星系小且会相互作用，并可能具有极高的恒星形成率。在其他情况下，年轻的超大质量黑洞可通过吸积气体乃至恒星快速生长，向外输出相当于数万亿个太阳的能量。正如暗物质模型所提出的，年轻星系借由并合进行等级式生长，绝非是20世纪30年代所认为的岛宇宙！
那么，人们对星系的认识目前到了哪一阶段呢？星系是复杂的物理系统，它
随着时间经历了剧烈演化，把气体转变成长存的恒星，抑或是黑洞吞食普通物质，
星系也会与环境相互作用。暗物质晕已是标准模型，通过比较日臻完善的宇宙大
尺度结构形成演化模拟与不断丰富的观测数据，该模型正不断经受着检验。得益
于可工作在大部分电磁波谱上的高性能望远镜，人们可以观赏和研究肉眼不可见
的复杂星系；与此同时，在把星系分解成无数恒星或星际气体的奇妙结构时，人
们还能欣赏到天体之美。
本书会从21世纪的视角来介绍星系世界。自从近100年前发现星系以来，人
们已对其有了很多认识，但想要完全了解这些宇宙的奇迹，仍有很长的路要走。
如果你有机会通过望远镜观看星系，它们大多数时候就是一团模糊的光斑，尽情
欣赏本书中众多的星系图像吧，由此你会更全面地认识你看到的宇宙奇迹。
杰伊·加拉格尔（Jay Gallagher）
写于美国威斯康星州麦迪逊市
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