地球和太陽所在的巨大恒星系統。擁有約2 000億顆恒星，因其投影在天球上的乳白亮帶——銀河而得名。銀河系為本星系群中除仙女星系外最大的星系，它的總目視光度約為太陽的150億倍。按形態分類，銀河系是一個Sb或Sc型旋渦星系，中心區有一可能的棒狀結構（半徑約2 400秒差距，品質約為太陽的100億倍），記為S(B)bc型（圖1）。它的第一個主要成分為一旋轉的薄盤，稱為銀盤，直徑約為40千秒差距，厚約為300秒差距，品質約為太陽的6000億倍，由較年輕的恒星(星族Ⅰ)，銀河星團、氣體和塵埃組成。高光度星和銀河星雲組成旋渦結構(旋臂)疊加在銀盤上。在盤內特別是巨分子雲中不斷進行著活躍的恒星形成過程。第二個主要成分是一較暗的直徑約30千秒差距的球形暈稱為銀暈，質量約為銀盤的15％～30％，由較年老的恒星(星族Ⅱ)組成，其中有百分之幾處於球狀星團中，還有少量熱氣體。銀暈中央融入一顯著的旋轉橢球形成分(2.2千秒差距×2.9千秒差距)稱為銀河系核球，亦由星族Ⅱ的恒星組成。銀河系的動力學中心稱為銀心，可能含有一個約300萬倍太陽質量的黑洞。第三種主要成分是一由暗物質構成的暈稱為暗暈，半徑超過100千秒差距。銀河系可見物質的質量為太陽質量的1 400億倍，其中恒星約占90％，氣體和塵埃組成的星際物質約占10％。而暗物質的質量至少為太陽質量的4 000億倍。銀河系整體作較差自轉（見銀河系自轉）。太陽在銀道面以北約8秒差距處，距銀心約8.5千秒差距(IAU,1985)，以每秒220千米速度繞銀心運轉，2.4億年轉一周。
圖1 銀河系主體示意圖
圖2 銀河系四個波段的圖像
a 可見光圖像 b 射電圖像 c 紅外圖像 d X射線圖像
研究簡史 18世紀中葉，人們已意識到除行星、月球等太陽系天體外，滿天星鬥都是遠方的“太陽”。T.賴特、I.康德和J.H.朗伯最先認為，很可能是全部恒星集合成瞭一個空間上有限的巨大系統。第一個通過觀測研究恒星系統本原的是F.W.赫歇耳。他用自己磨制的反射望遠鏡，計數瞭若幹天區內的恒星。1785年，他根據恒星計數的統計研究，繪制瞭一幅扁而平、輪廓參差不齊、太陽居其中心的銀河系結構圖。F.W.赫歇耳死後，其子J.F.赫歇耳繼承父業，將恒星計數工作范圍擴展到南半天。1837年，W.斯特魯維測定織女一的三角視差，開始測定恒星的距離，為銀河系距離尺度的研究奠定瞭基礎。1887年，O.斯特魯維首次測定銀河系自轉，開始瞭銀河系整體運動的研究。1906年，J.C.卡普坦為瞭重新研究恒星世界的結構，提出瞭“選擇星區”計劃，後人稱為“卡普坦選區”。他於1922年得出與F.W.赫歇耳的類似的模型，也是一個扁平系統，太陽居中，中心的恒星密集，邊緣稀疏。H.沙普利在完全不同的基礎上，探討銀河系的大小和形狀。他利用1908～1912年H.S.勒維特發現的麥哲倫雲中造父變星的周光關系，測定瞭當時已發現有造父變星的球狀星團的距離。假設沒有明顯星際消光的前提下，於1918年建立瞭銀河系透鏡形模型，太陽不在中心。1927年，J.H.奧爾特證實銀河系的自轉。1930年，R.J.特朗普勒證實存在星際物質。1944年，W.巴德提出星族概念，探討銀河系恒星在物理學和運動學上的總體性質，這對後來銀河系形成和演化的研究有重要意義。20世紀50年代，由於射電天文觀測手段的應用，證實瞭銀河系旋臂的存在，發現瞭銀河系中心區的復雜結構與爆發現象。60年代，首次探測到銀心的紅外輻射。80年代，高速暈族恒星的發現以及附近矮星系的運動提示銀河系存在暗物質暈。90年代，射電天文學傢和紅外天文學傢合作發現瞭銀心存在大質量黑洞的證據。
組成 銀河系可見物質約90％集中在恒星內。在赫羅圖上，按照光譜型和光度兩個參量，分為主序星、超巨星、巨星、亞巨星、亞矮星和白矮星五個分支。1944年，巴德通過仙女星系的觀測，判明恒星可劃分為星族Ⅰ和星族Ⅱ兩種不同的星族。星族Ⅰ是年輕而富金屬的天體，分佈在旋臂上，與星際物質成協。星族Ⅱ是年老而貧金屬的天體，沒有向銀道面集聚的趨向。1957年，根據金屬含量、年齡、空間分佈和運動特征，進而將兩個星族細分為極端星族Ⅰ(旋臂星族)、較老星族Ⅰ、盤星族、中介星族Ⅱ和極端星族Ⅱ（暈星族）。
恒星成雙、成群和成團是普遍現象。太陽附近25秒差距以內，以單星形式存在的恒星不到總數之半。迄今已觀測到球狀星團約160個，銀河星團1 200多個，還有為數不少的星協。據統計推論，應當有300個球狀星團和18 000個銀河星團。
20世紀初，E.E.巴納德用照相觀測，發現瞭大量的亮星雲和暗星雲。1904年，恒星光譜中電離鈣譜線的發現，揭示出星際物質的存在。隨後的分光和偏振研究，證認出星雲中的氣體和塵埃成分。近年來，通過紅外波段的探測發現，在暗星雲密集區有正在形成的恒星。射電天文學誕生後，利用中性氫21厘米譜線勾畫出銀河系旋渦結構。估計出中性氫的質量約為太陽的40億倍。根據電離氫區（總質量為太陽的8 400萬倍）描繪，發現太陽附近有3條旋臂：人馬臂、獵戶臂和英仙臂。太陽位於獵戶臂的內側。此外，在銀心方向還發現瞭一條3千秒差距臂。旋臂間的距離約1.6千秒差距。1963年，用射電天文方法觀測到星際分子OH，這是自從1937～1941年間，在光學波段證認出星際分子CH、CN和CH+以來的重大突破。到2000年底，發現和證認的星際分子已超過120種。這些分子（主要為H2和CO）包含在散佈於銀盤內的數千個巨分子雲中(總質量為太陽的3億倍)。圖2為用不同手段得到的銀河系圖像。
起源和演化 銀河系的起源這一重大課題現今還瞭解得很差。這不僅要研究一般星系的起源和演化，還必須研究宇宙學。按大爆炸宇宙學模型，觀測到的全部星系都是140億年前高溫高密態原始物質因密度發生起伏，出現引力不穩定和不斷膨脹冷卻，逐步形成原星系，並演化為包括銀河系在內的星系團的。
1962年，O.J.艾根、D.林登貝爾和A.R. 桑德奇提出，銀河系起源於一個巨大的球形氣體雲，稱原銀河星雲。化學成分與大爆炸後的原始宇宙相同，即氫約占75％，氦約占25％。在時標約2億年的迅速坍縮過程中，最早誕生的是暈族恒星，因為形成恒星的氣體沒有金屬，所以這些暈星是貧金屬的。又因為氣體向中心坍縮，所以承襲其速度的暈星繞中心作偏心率較大的橢圓運動，而來不及形成恒星的大部分原始氣體在坍縮過程中互相碰撞，軌道變圓並沉降到銀盤上，由於混入瞭大質量暈星演化後拋出的重元素，使得隨後形成盤族的恒星金屬豐度較高。近年還從恒星的形成和反饋、銀核的活動及周圍矮星系物質的吸積等角度，更細致地探討銀河系的動力學和化學演化。20世紀60年代由林傢翹和徐霞生等發展起來的密度波理論，很好地說明瞭銀河系旋渦結構的整體結構及其長期的維持機制。
推薦書目
BOK B J, BOK P F. The Milky Way. 4th ed. Cambridge: Harvard Univ. Press ,1974.