星系
xīng xì
星系是由恒星、气体、尘埃和暗物质组成、靠引力维系在一起的巨大天体系统，其中恒星数量从数百万到数万亿不等。
Definition
星系是靠引力维系在一起的巨大恒星群，其中还包含气体、尘埃和恒星遗骸；我们的太阳就生活在一个叫作银河系的星系中。星系按形状分为旋涡星系、椭圆星系和不规则星系，规模从只有几百万颗恒星的矮星系到拥有数万亿颗恒星的巨型星系不等。星系中的可见物质其实处于一个大得多的暗物质晕之中：星系的自转曲线在远离中心处依然保持平坦，而不是像 $v \propto r^{-1/2}$ 那样下降，这正是星系大部分质量都是暗物质的主要证据。大多数大型星系的核心还都潜藏着一个超大质量黑洞。
Example
仙女座星系距离我们约 $2.5$ 百万光年，是离我们最近的大型星系，在晴朗无光污染的夜晚，不用望远镜也能看到它呈现为一团模糊的光斑。银河系是一个旋涡星系，直径约 $100{,}000$ 光年，拥有数千亿颗恒星。银河系外围恒星的公转速度约为 $220\ \text{km/s}$，与靠近中心得多的恒星速度大致相同；如果只按可见质量计算开普勒运动，外围速度应该慢得多，因此银河系中必定还存在一个质量约为可见质量十倍的看不见的物质晕。
Key Insight
你用肉眼能看到的每一颗恒星，都属于我们自己的银河系；其他星系太过遥远，以至于它们数十亿颗恒星的光都汇聚成了一团微小的光斑。星系中大部分都是空荡荡的空间：如果把太阳缩小成一粒沙子，离它最近的恒星也要在几公里之外。星系会通过合并不断成长，银河系和仙女座星系预计将在大约 $4$ 十亿年后合并，不过由于恒星彼此间距太大，个别恒星真正相撞的情况将非常罕见。