如国你在一个早冬的傍晚走出去，抬头看天，北面和东面的星宿会映出英雄的珀尔修斯传说，仙王和仙后派他去营救被海怪掳走的安德洛墨达公主。你可能会暗自好笑，两道弯曲的星线不太可能使人联想到一个被锁在石头上即将被怪物吃掉的少女的场景。不过当你仔细观看，你的眼睛会被安德洛墨达旁边的一个微弱的、模糊不清的闪光所吸引。很难看清，但是又确实存在：一个被轻微拉伸的光斑。
它看起来像是悬在那里，微小且谦逊。不过，和夜晚的星空一样，那只是个幻觉。你正在注视的是伟大的安德洛墨达星系——一个巨大的类似于银河系的旋涡星系。而且，它正朝我们而来。
如果可以把时钟调快几万亿倍，也就是说数百万年会在几秒钟内流逝，你会看到安德洛墨达星系的膨胀过程，每过一会儿，它都会变得更大。几分钟后，仿佛整个天空都将压向你。周围的恒星突然被扭曲，形成一个长长的延伸入太空的细线，就像一缕延伸到另一个星系的“卷须”一样。太阳也变为无限长的细线的一部分，伸入星系之间的太空。
突然，安德洛墨达星系飞了过来，在远处稍微缩小了一些，像幽灵穿墙一样穿过我们的星系。在接下来的几分钟——由于时钟调快了，这几分钟实际上是亿万年——你会看到它的速度逐渐下降，停下，转身，又冲你飞回来，一闪而过！不过这次它没有走远。在你的头顶，可以看到这个明亮的星系的内核与我们星系的内核融合在一起，两个巨大星系的残迹形成一个单一的更大的星系。
几分钟后，天空安静下来。一切平静如初。你如释重负地长出了一口气，为在这场遭遇中幸免于难而高兴。你不知道的是，一股物质和能量正从“新星系”的内核向你而来。当它到达地球，之前星系融合的混乱和它比起来，就像是春天平静的牧场……
你听说过星系像一个城市这种说法吗？一座城市有商业区、郊区、小片拥挤的区域和一些没有什么可看的地方，当然，偶尔还会有比较粗鲁的邻居。星系确实和这很像。它们的区域也有热闹和安静之分，有的地方令人兴奋，有的地方就有些单调。我们甚至可以说它们是有人口的——不过不是人类，星系中的“居民”是恒星、气体和尘埃。
而且，和城市类似，那里也有些你肯定不想去的地方。
你应该明白我所指的是什么地方。
如果你住得离市区很远，那里的夜晚该是漆黑一片的。你应该曾在一个晴朗的、没有月亮的夜晚出去过吧。首先，在你的眼睛慢慢适应昏暗的光线之前，你只能看到天空中的几个星星。但过了一会儿，瞳孔扩大，你的眼睛自动为视网膜套上一层对光线敏感的蛋白质，这会增加眼睛的敏感度，较暗的星星也慢慢地显现出来。天空将会变得星光璀璨，数千颗星星在你的头顶优美地闪烁。
除了星星，你还会看到一条微弱的跨过天空的闪光带。它有点儿像是一缕烟，或者是一道喷气式飞机拉出的雾化尾迹，它就是银河。数千年前，当人们刚开始注视夜空时，就知道银河的存在。17世纪早期，伽利略用他“最新款”的望远镜观察银河，发现它并不是云体，而是由数千个微弱的恒星组成，他被深深地震撼了。
这也是我们生活在一个星系中的第一个线索。“星系”一词来自希腊语“galaxias”，意思是牛奶。银河一词容易混淆，有时它意味着星系本身，有时是指在你的后院仰望天空时能看到的模糊的不明恒星流。通常情况下结合上下文能够明白它指的到底是什么。而关于其形状的线索来自对天空中最亮的星星的观测，人们发现，明亮的星星似乎大都附着在这条银河带的周围，远离银河带的恒星都很微弱，数量也很少。
在18世纪，伟大的天文学家威廉（William）和卡罗琳·赫谢尔（Caroline Herschel）拓展了这种想法：通过天文望远镜，他们把在不同方位的恒星数量加起来，试图确定星系的形状。
这个思路大概是这样的：假设你站在一片空地上，被萤火虫包围。如果你在空地的中间，在每个方向看到的萤火虫的数量应该是一样的。不过如果你在空地的边缘，你朝着边缘的方向看到的萤火虫的数量比你跨过空地朝着远端看到的要少得多。是的，这与第四章中讨论GRBs时用到的类推法一样。很高兴你能注意到这点！其原则是一致的，因此请允许我再用一次。你看得越远，萤火虫的数量越多。
这种方法可以用来研究星球的分布。赫谢尔推断，如果他们在一个方向看到的恒星比另一个方向多，那么这就意味着星系在这个方向上要长一些。最终，他们确定的星系的形状像是一个压扁的雪茄烟，太阳就在离中心很近的地方。
1785年由威廉和卡罗琳·赫谢尔确定的银河系的形状。太阳靠近这个“石磨”形状的星系的中心。
1785年第75期，第213-266页
这种方法在196年被另一位伟大的天文学家雅各布·卡普坦（Jacobus Kapteyn）重复使用，不过是用摄像技术代替肉眼观察。他开始他的“数星”运动，最终认为星系大致是雪茄形状的，它大约有45光年宽，太阳处在中心位置。
这种想法虽好，但不幸的是，在实践中并不太好用。在两次尝试中，恒星的数量、太阳的位置都大相径庭。为什么呢？
原来，他们并不知道尘埃的存在。如果说城市有污染，那么星系就有尘埃。
这里的尘埃并不像是你沙发下面或笼罩在电视机荧光屏上的尘土。星系尘埃实际上是由复杂的碳分子组成的。恒星在它们的星风中产生这种尘埃，并同时把它们吹进太空。还有其它的尘埃来源，包括超新星，不过垂死的红巨星是主要的来源地。尘埃的量达到一定程度时是不透明的，能够阻挡星光。
尘埃的存在挫败了靠计算恒星数量确定星系形状的方法。设想一下，你现在不是站在充满萤火虫的空地上，而是站在一个充满烟尘的大房间内。烟雾非常浓，在每个方向你都只能看几英尺远（想象一下台球厅的感觉）。既然你的视野很有限，那么你对于房间的真实形状或大小就会拿不准。你可能是在方方正正的房间内，墙就在烟雾的另一面，或者也可能是在一个足球场内。
银河系是一个设计精美的旋涡星系，特别漂亮。这幅图中作者表达的是基于实际的观察，而且非常精准地描述了星系的形状。太阳差不多位于离开中心的半途中。虽然这个盘体的跨距有1万光年，但是它只有大约1光年厚，因此从边上看，我们的星系非常扁，就像是一张中间鼓起一块的薄饼。
继卡普坦之后，人们逐渐发现，星系比他们设想的要大得多。通过红外线和无线电（这两种光的波长都能穿过遮掩可见光的尘埃），科学家们细心地勾画气体星云、恒星和尘埃，揭示出了银河真实的自然状态——它确实非常浩瀚。
当你第一次到达一座城市，四处参观一下是个不错的主意。那么让我们在星系中溜达一圈，起点就在太阳现在的位置，然后继续向前一饱眼福。记得有时即使是“亮着灯的邻居”，也会把一些危险掩饰起来，因此不要被你周围貌似真实的平静所迷惑。