本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 研究历史 100多年以前,人类对宇宙的认识还局限在银河系以内。当时,天文学家已经发现了许多云雾状天体,将它们统称为星云。一些天文学家使用分光方法观测和研究了恒星和星云之后,发现这些云雾状天体其实并不全都是同一类天体。其中有一类是由气体和尘埃构成的,是位于银河系以内的真正的气体星云;而另一类云雾状天体实际上却是由许多恒星密集在一起构成的恒星集团,它们往往具有旋涡状结构,因而又称之为“旋涡星云”。仙女座大星云就是这些旋涡星云当中最典型的一个。旋涡星云究竟是一种什么样的天体系统?它们是银河系以内的天体还是银河系以外的天体?这个问题令天文学家十分费解,并且在很长一段时期内,大家都没有办法达到共识。1920年4月26日,美国国家科学院为这个问题专门召开了一次题为“宇宙尺度”的辩论会,辩论的内容是银河系的大小和旋涡星云的真相。这两个问题是紧密相关的。如果银河系足够大,而旋涡星云很近很小,那么后者就是前者的组成部分;相反,旋涡星云就是银河系之外独立的“宇宙岛”。在测定天体距离方面颇有成就的柯蒂斯认为旋涡星云是河外星系,他根据仙女座大星云中新星的亮度估计了它的距离,约为100万光年,远远大于银河系的直径。柯蒂斯说:“作为银河系以外的星系,这些旋涡星云向我们指示了一个比我们原先所想象的更为宏大的宇宙。”对银河系结构做出了正确解释的沙普利坚决不同意柯蒂斯的结论,他坚持认为“旋涡星云与其它星云一样都是银河系的成员”。他的证据是一位荷兰天文学家范玛南所提供的观测结果:旋涡星云的距离只有数千光年,都在银河系的范围以内。当时辩论双方各持己见,谁也拿不出足够的理由将对方说服。旋涡星云成为举世瞩目的难解之谜。就在许多天文学家为旋涡星云的本质问题而煞费苦心的时候,年轻的天文学家哈勃在 1923年通过威尔逊山天文台2.54米的巨型反射望远镜拍摄了一批高清晰度的旋涡星云照片。哈勃对这批旋涡星云的照片做了仔细的推敲,照片上仙女座大星云M31的外围已被分解为恒星。从这些恒星中他找到了第一颗造父变星。第二年,他又从仙女座大星云中辨认出许多造父变星。造父变星的绰号叫“量天尺”,利用“造父变星周光关系”可以推算出这些变星的距离,进一步就可以确定出它们所隶属星云的位置了。这是一条揭开旋涡星云本质之谜的正确途径。哈勃计算出M31的距离约为90万光年,而当时