银河系的牛郎和织女
牛郎织女是我国最有名的一个民间传说，是我国人民最早关于星的故事之一。南北朝时期写成的《荆楚岁时记》里有这么一段：“天河之东，有织女，天帝之子也。年年织杼役，织成云锦天衣。天帝怜其独处，许嫁河西牵牛郎。嫁后遂废织纤。天帝怒，责令归河东。唯每年七月七日夜，渡河一会。”
而民间故事中，传说天上有个织女星，还有一个牵牛星。织女和牵牛情投意合，心心相印。可是，天条律令是不允许男欢女爱、私自相恋的。织女是王母的孙女，王母便将牵牛贬下凡尘了，令织女不停地织云锦以示惩罚。
织女的工作，便是用一种神奇的丝在织布机上织出层层叠叠的美丽的云彩，随着时间和季节的不同而变幻它们的颜色，这是“天衣”。自从牵牛被贬之后，织女常常以泪洗面，愁眉不展地思念牵牛。她坐在织机旁不停地织着美丽的云锦以期博得王母大发慈心，让牵牛早日返回天界。
话说牵牛被贬之后，落生在一个农民家中，取名叫牛郎。后来父母去世，他便跟着哥嫂度日。哥嫂待牛郎非常刻薄，要与他分家，只给了他一头老牛和一辆破车，而把其他的都独占了，然后，便和牛郎分家了。
从此，牛郎和老牛相依为命，在荒地上披荆斩棘，耕田种地，盖造房屋。一两年后，牛郎和老牛营造成一个小小的家。其实，那条老牛原是天上的金牛星。
这一天，老牛突然开口说话了，它对牛郎说：“牛郎，今天你去碧莲池，那儿有仙女在洗澡，你把那件红色的仙衣藏起来，穿红仙衣的仙女就会成为你的妻子。”牛郎听了老牛的话，便悄悄躲在碧莲池旁的芦苇里，拿走了红色的仙衣。
穿红色仙衣的正是织女。织女看到牛郎，才知道他便是自己日思夜想的牵牛。织女便做了牛郎的妻子，并与他生儿育女。
王母知道这件事后，勃然大怒，马上派遣天神捉织女回天庭问罪。
天空狂风大作，天兵天将从天而降，押解着织女便飞上了天空。正飞着，织女听到了牛郎呼叫她的声音：“织女，等等我！”织女回头一看，只见牛郎用一对箩筐，挑着两个儿女，披着牛皮（老牛临死前要求他这么做的）赶来了。慢慢地，牛郎和织女就要相逢了。就在这时，王母驾着祥云赶来，她拔下头上的金簪，往他们中间一划，霎时间，一条天河波涛滚滚地横在了织女和牛郎之间，无法横越了。
后来，王母为牛郎和织女的坚贞爱情所感动，便同意让牛郎和孩子们留在天上，每年七月七日，让他们相会一次。
从此，牛郎和他的儿女就住在了天上，隔着一条天河，和织女遥遥相望。
牛郎织女相会的七月七日，无数成群的喜鹊飞来为他们搭桥。鹊桥之上，牛郎织女团聚了！
神话毕竟是神话，牛郎与织女要在一夜之间相会是不可能的。牛郎星和织女星都是离我们非常遥远的恒星。在天文学上，测量恒星之间的距离，大多用“光年”来计算。光年就是每秒钟走30万千米的太阳光在1年里所走的距离。牛郎星离我们有16光年，织女星离我们有27光年，它们都比太阳还要巨大，只因为它们离我们十分遥远，所以看上去只是小小的光点。
恒星的“恒”字，是和行星的“行”字相对而言的。实际上，宇宙中没有一个星是绝对地“恒”的，每个星都在动，只是动多动少而已。牛郎星每年在天球上移动0.658角秒；此外，每秒钟还以26千米（93600千米／小时）的速度离开我们往外跑。所以，牛郎星在空间的速度比地上最快的客机还快几十倍。织女星动得慢一点，它每年在天球上移动0.345角秒，以14千米／秒的速度离开我们往外跑。
牛郎星和织女星都比太阳大得多、亮得多。为什么我们看起来只是两小点的光呢？那是因为这两个恒星比太阳离我们远得多。牛郎星的光度为太阳的10.5倍，直径比太阳大0.7倍，质量比太阳差不多大0.7倍。织女星的光度等于太阳的60倍，直径等于太阳的2.76倍，质量差不多等于太阳的3倍。所以，织女星比牛郎星大，比牛郎星亮，比牛郎星重，算来还是牛郎星的“大姐姐”。牛郎星离我们的距离为154万亿千米，比太阳远100万倍；织女星离我们的距离为250万亿千米，比太阳远170万倍。织女星不仅比牛郎星大些、亮些，而且又远些，所以我们看起来两个星差不多一样亮。光从牛郎星来到我们的眼里，需要16年4个月；光从织女星来，需要26年5个月。牛郎和织女两星不是在同一方向，两星之间的距离是16.4光年。无线电波的速度和光一样，假使牛郎想打一个无线电话给织女，得等32年才有收到回电的可能。
人类在欣赏它们灿烂的光辉的时候，竟幻想出一个哀艳动人的故事来。
银河系形成之谜
我们身处的银河系恰如一条朦胧不清的光带横贯夜空。银河究竟是怎么形成的呢？
关于银河系名字的来源，还有一个美丽的传说。希腊神话中，赫拉被骗去喂养她丈夫宙斯的私生子，当她发现自己上当时，便将孩子推到一边，结果不小心将自己的奶水喷洒出来，于是就形成了银河系。
科学家研究发现，银河系是一个巨大的、由数千亿颗恒星组成的星系。它的中心部分凸出，像一个很亮的圆盘，直径约为2万光年，厚1万光年，平均宽度约为20光年。这个区域由高密度的恒星组成，银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，银晕直径约为9.8万光年，这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团。在银河中还可以看到许多暗带，是大量的星际介质和暗星云。
太阳系是银河系的一个部分，太阳到银河系的中心距离约为3.3亿光年。由于太阳系不在银河的中心位置，所以看上去银河在天空中既不与赤道的位置相符，又不通过地球的南北极上空，而是斜躺在天空。随着地球的自转和公转，银河就随着季节的变化改变着它在天空中的位置，夏天的傍晚朝向南北方向，到了冬天的夜晚又横过来，变成接近东西方向了。
银河系本身也在旋转，一面围绕自己的中心轴，以2.5亿年一周的速度自转，同时又以214千米／秒的速度在宇宙中不停地运动着。只是距离我们的地球太遥远了，看上去似乎是静止不动的。
有的科学家认为银河系可能是由原始星系云的收缩、冷却、分裂而产生的。20世纪80年代初期，当时宇宙哲学家提出了理论上的膨胀宇宙观点。天文学家认为膨胀从根本上改变了婴儿时期宇宙的面貌。膨胀之前，宇宙的密度是一致的，就像无风时的湖面。膨胀之后，宇宙的密度不再平均，就像风暴出现后的海面一样有波浪和涟漪。
宇宙中的另一因素——暗物质则对这些波纹演变成更加明显的堆块起到了推波助澜的作用。那些密度较高的区域由于有着比周围更强的引力，从而能够吸引更多的物质，并最终成为各个星云的种子。
尽管这一基础理论前尚未得到证实，但通过近几年天文学家对大量距离更远的星云调查正得到更深入的检测。与此同时，还有许多基础性的问题尚未得到解决。如：为什么有那么多不同种类的星云？为什么有的星云有旋臂而有的没有？它们为什么有不同的颜色？它们为什么有不同的大小？等等。
大爆炸之后的40亿～50亿年之间，即距今80亿～90亿年之前出现了第一批成熟的星云。当时的星云形状种类与现在天文学家所看到的星云形状是相同的，有带着经典的风车形状的螺旋形星云，有由一大群恒星构成的椭圆形星云，也有杂乱无章的不规则星云。当时的星云总数显然要比目前的多出3～4倍。
如此丰富的星云种类是如何淘汰并最终留下现在天文学家在近空所看到的这些星云的呢？是否有星云相互撞击形成更大的星云，或者有些则消失了？
黑洞也是星云形成中的一个最为神秘的因素。许多天文学家认为黑洞在星云开始形成中起着至关重要的作用，是它通过自己强大的引力场将物质吸引到一起的。
近来，科学家研究发现，在距地球大约5000万光年的室女座星云不存在恒星，是一个黑色星系。如果这一结论得到证实，银河形成之谜可能被解开。
室女座星系由一个巨大的氢云和奇异的暗物质组成，里面包含的物质足以产生数百万颗恒星，但是某些因素阻碍了恒星的产生。科学家此前预测，宇宙中的确存在这样的黑色星系，并且其数目可能是一般星系的100倍。
科学家发现，一个编号为“室女H21”的旋转星系，除了里面的小星系，它所包含的氢气足以生产1亿颗太阳大小的恒星。
据目前所知，室女座附近没有氢云，两个氢云在一起几乎是不可能的。科学家很可能低估了黑色星系中氢气的含量。如果远方类星体释放出来的紫外线使大量氢原子发生电离，无线电天文望远镜捕捉到的氢气肯定比较多。
迄今为止，银河系的形成原因仍是一个谜。
银河系大小之谜
在浩瀚的宇宙中，银河系就像一个小小的玉盘。可是人们不禁会问，这个晶莹剔透的玉盘又有多大呢？
1918年，天文学家开始观测我们银河系的造父变星，想用这种新的方法来确定银河系的大小。造父变星属于球状星团，球状星团是由几万至几千万颗恒星稠密地聚集在一起的球状集合体，直径大约为100光年。
这些星团呈现出完全不同于我们邻近空间的天文环境。在较大的星团中心，恒星以每10立方秒差距500颗的密度聚集在一起，而在我们邻近的空间中每10立方秒差距只有一颗恒星。在这种情况下，星光会比地球上的月光亮得多，假如在靠近这种星团的中心有一颗行星的话，这颗行星将不会有黑夜。
天文学家发现，在我们的银河系中约有100个已知的球状星团，各个球状星团与我们的距离为2万～20万光年。这些星团分布在一个大球中，银道面从中间把大球切成两半，它们像晕一样环绕着银河系主体的一部分。
天文学家假设它们围绕着银河系的中心转动，并把银河系中由球状星团组成的这个晕的中心点定在人马座方向上，距离我们约5万光年。这意味着，我们的太阳系根本不在银河系的中心，而是远在银河系的一个边缘。
从银河系的形状像一个圆盘这一事实出发，天文学家一直推测，它必定在空间旋转着。1926年，荷兰天文学家开始测量这种旋转。因为银河系不是一块固体，而是由无数单个恒星组成的，所以不能指望它像轮子那样一块旋转，而是靠近圆盘引力中心的恒星必定比远处的恒星绕中心旋转得快。因此，靠近银心即在人马座方向上的恒星应该趋向于超前我们的太阳而移动，而远离银心即在双子座方向上的恒星在公转中应该有落后于我们的倾向。恒星离我们越远，速度的这种差异应该越大。
在此基础上，天文学家推算出，银河系的平均直径为10万光年。在这个目前被认为是正确的新模型中，圆盘在中心处的厚度约为2万光年，向边缘逐渐变薄。太阳位于从中心到边缘2／3的地方，圆盘在这里的厚度约为3000光年。但这些只是粗略的数字，因为银河系并没有非常明确的边界。
银河系旋臂之谜
银河系张开的旋臂像母亲的臂膀，将银河系内的一切物质似孩子般紧紧地怀抱着。那银河系的旋臂又是什么呢？
广阔的宇宙中存在着形形色色的星系，科学家按其形态把星系分为旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系四类。其中前三类占绝大多数。旋涡星系和棒旋星系占80％，椭圆星系占17％，不规则星系仅占3％。
20世纪30年代，人们开始了对银河星系结构的研究。20世纪40年代，荷兰科学家认为冷氢能发出一种射电辐射。到1951年，美国天文学家对辐射进行了实际探测。他们测定了红云的分布和运动，揭示了银河系的螺旋结构，同时发现许多河外星系也是螺旋结构。
科学家们发现，银河系有3条对称的旋臂，即靠近银河系中心方向的人马座主旋臂、猎户座旋臂和英仙座旋臂，太阳就位于猎户座旋臂的内侧。
20世纪70年代期间，人们通过探测银河系一氧化碳分子的分布，意外地发现了银河系的第4条旋臂，称3000秒差距旋臂，它跨越狐狸座和天鹅座。1976年，法国的两位天文学家还具体地绘制出了以上4条旋臂在银河系中的位置，这是迄今最好的银河系旋涡结构图像。
关于银河系存在旋涡结构的原因，有人认为是银河系自转引起的。荷兰天文学家通过研究证明，恒星围绕银心旋转就像行星围绕太阳转，距离银心近的恒星运动速度快，离银心远的则速度缓慢。他计算出太阳绕银心的公转速度为220千米／秒，绕银心一周要花25亿年。
有科学家对奥尔特的学说提出了质疑，认为既然太阳已经绕银心转了约20周，那么旋臂应该缠得很紧，根本看不到旋臂。为此，1942年，瑞典天文学家林德布拉德提出“密度波”概念，后来美国科学家提出了系统的密度波理论，初步解释了旋臂的稳定性。
美国天文学家通过对银河系434个银河星图的图表绘制发现，银河系并没有旋涡结构，而只是一小段一小段的零散旋臂，旋涡只是幻影。因为银河系各处产生的恒星总是沿银河系旋转的方向形成一种“串珠”，而不断产生的新恒星在连续显现着涡旋的幻影。