仙女座星係是位於仙女星座的巨型旋渦星係，天球坐標是赤經Oh40mO，赤緯+41°00′（1950.0）。視星等mv為3.5等，肉眼望去狀如暗弱的橢圓小光斑。在照片上呈現為傾角77°的sb型星係，大小是160′×40′，從亮核伸展出兩條細而緊的旋臂，範圍可達245′×75′。1786年將它列入能分解為恒星的星雲，1924年確認為銀河係之外的恒星係統。現在測定它的距離為220萬光年（670千秒差距），直徑是16萬光年（50秒差距），為銀河係的一倍，是本星係群中最大的一個。近年來發現，仙女座星係成員的重元素含量從外圍向中心逐漸增加。1914年探知它有自轉運動。據目前估計，仙女星係的質量不小於3.1×1011個太陽質量，是本星係群中質量最大的一個。
仙女星係中心有一個類星核心，絕對星等Mv＝-11，直徑隻有25光年（8秒差距），質量相當於107個太陽，即一立方秒差距內聚集1500個恒星。類星核心的紅外輻射很強，約等於銀河係整個核心區的輻射。但那裏的射電卻隻有銀心射電的1/20。仙女星係有兩個矮伴星係——NGC221（M32）和NGC205，按形態分類分別為E2和E5P。在本星係群中，仙女星係還和其他星係構成所謂仙女星係次群。
旋渦星係又叫旋渦星雲，是旋渦形狀的河外星係。旋渦星係的中心區為透鏡狀，周圍圍繞著扁平的圓盤。從隆起的核心球兩端延伸出若幹條螺線狀旋臂，疊加在星係盤上。旋渦星係可以分正常旋渦星係和棒旋星係兩種。按哈勃分類，正常旋渦星係又分為a、b、c三種次型；Sa型中心區大，稀疏地分布著緊卷旋臂；Sb型中心區較小，旋臂較大並較伸展；Sc型中心區為小亮核，旋臂大而鬆弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星和超巨星、電離氫區外，同時還有大量的塵埃和氣體分布在星盤上，從側麵看去，在主平麵上呈現為一條窄的塵埃帶，有明顯的消光現象。旋渦星係通常有一個籠罩整體的、結構稀疏的暈，稱為星係暈。其中主要的星族Ⅱ天體，其典型代表是球狀星團。一個中等質量的旋渦星係往往有100～300個球星團，不均勻地散布在星係盤周圍空間。再往外，可能還有更稀疏的氣體球，稱為星係冕。旋渦星係的質量（M）為109～1011個太陽質量，對應的光度是絕對星等-15～-12等。
河外星係除上述幾種星係外，還發現有大量各種類型的星係。天文學家估計，在最先進的儀器所能觀測到的這一部分宇宙裏，星係的總數可能高達1000億個之多。不久以前，美國天文學家宣布發現了迄今為止最大的發光結構——一道由星係組成的長至少有5億光年、寬約2億光年、厚約1500光年、距地球2～3億光年的“宇宙長城”。這座巨大的“宇宙長城”實際上是一個巨大的河外星係。
隨著太空時代的到來，人們對太空星係越來越感興趣。如今世界各地已有數百種天文雜誌和數千個大大小小的天文學會社團，僅西歐就有數十萬業餘天文愛好者。世界各國為使自己在開發利用宇宙空間的宏偉事業中處於有利地位，更是加緊探索宇宙中的奧秘。
1990年4月22日，美國用航天飛機把一架長13米、重10噸、目前世界上最大最複雜的哈勃太空望遠鏡送入了太空。這架耗資15億美元的望遠鏡能夠看到距地球140億光年之遙的恒星和星係（地麵望遠鏡僅能看到10億光年），從而為人類觀測到更多的河外星係提供了可能。
2.仙女座大星雲：第一個河外星係
本世紀初，對星雲的觀測事實逐漸增多，根據這些事實，人們開始觸及與星雲有關的一些重大問題，首先，旋渦星雲究竟離我們有多遠，它在銀河係之內還是在銀河係之外，這牽涉到河係之外（河外）是否存在大量星係的問題，也就牽涉到當時在能觀測到的範圍內我們的“宇宙”應該擴展到多遠的問題，要正確地回答這個問題，關鍵在於距離的測定，與此相關的是旋渦星雲的組成，即它是由恒星和氣體組成的，還是隻包括氣體，換句話說，旋渦星雲是氣體雲還是與銀河係類似的星係，如果是後者，就應該稱之為“旋渦星係”。
由於對事實的選擇有所偏愛，更由於對事實的真正含義不夠理解，逐漸形成了兩種對立的意見。1920年4月在美國華盛頓國家科學院的一次會議上，以沙普利為一方，柯蒂斯為另一方，展開了激烈的爭辯，由於這次辯論在星係研究史上具有重要的地位，後來得名為“偉大的辯論”。當時的爭辯集中在以下三個方麵：一是旋渦星雲究竟有多遠？二是旋渦星雲是否由恒星和氣體組成？三是為什麼旋渦星雲都避開銀道麵？