在天文学上，一般把围绕一个公共重心互相作环绕运动的两颗恒星称为物理双星把看起来靠得很近，实际上相距很远、互为独立（不作互相绕转运动）的两颗恒星称为光学双星。光学双星没有什么研究意义。物理双星是唯一能直接求得质量的恒星，是恒星世界中很普遍的现象。一般认为，双星和聚星(三至十多颗恒星组成的恒星系统）占恒星总数的一半多。太阳作为一颗较典型的恒星，它是否也有自己的伴侣——伴星呢？或者说，它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢？近几年来，这是科学家非常关心的问题，这个问题是由地球上物种灭绝问题提起来的。
天文学家曾有过太阳具有伴星的想法是很自然的事。当人们发现天王星和海王星的运行轨道与理论计算值不符合时，曾设想在外层空间可能另有一个天体的引力在干扰天王星和海王星的运动。这个天体可能是一颗未知的大行星也可能是太阳系的另一颗恒星——太阳伴星。
为了解释美国那两位古生物学家的发现，1984年，美国物理学家穆勒和他的同事共同提出了太阳存在着一颗伴星的假说。与此同时，另外的两位天体物理学者维特密利和杰克逊也独立地提出了几乎完全相同的假说。
穆勒在和他的同事们讨论生物周期性灭绝的问题时说：“银河系中一半以上的恒星都属于双星系统。如果太阳也属于双星，那么我们就可以很容易解决这个问题了。我们可以说，由于太阳伴星的轨道周期性地和小行星带相交，引起流星雨袭击地球。”他的同事哈特灵机一动，说：“为什么太阳不能是双星呢iS同时，假设太阳的伴星轨道与彗星云相交岂不是更合理一些”于是，他们在当天就写出了论文的草稿。他们用希腊神话中“复仇女神”的名字，把这颗推想出来的太阳伴星称为“复仇星”。
前面所提到的彗星云一般称为“奥尔特云”，它是以荷兰天文学家奥尔特的名字命名的绕日运行的一团太阳系碎片，奥尔特曾认为它距离太阳15万天文单位（日地平均距离），可能是一个“彗星储库”，其中至少有一千亿颗彗星。由于太阳伴星在彗星云附近经过，使彗星运动轨道发生变化，因此引起彗星撞向地球，结果引起了生存条件的变化。穆勒说，这种彗星雨可能持续一百万年。这一观点与某些古生物学家设想物种灭绝并不是那么突如其来的意见是一致的。
人们考虑到，如果太阳有伴星的话，在几千年中似乎却没有人发现过，想必它是既遥远又暗淡的天体，而且体积不大。这是很有可能的情况。因为在1982~1983年，天文学家利用红外干涉测量法，测知离太阳最近的几颗恒星都有小伴星，这种小伴星的质量仅相当于太阳质量的1/15~1/10。此外，在某些双星中，确实还有比这更小的伴星存在着。
生物灭绝和行星碰撞有关
关于地球生物大灭绝，有种种推测和假设，那么天文学家和生物学家联袂提出的这个生物灭绝和行星碰撞有关的说法足不是历史的真实呢？
随着现代考古学的进展和放射性同位素测定年代的技术应用于考古学，人们发现，在过去的六亿年中，地球上至少发生过五次大的和几次小的生物灭绝。譬如，其中主要的有五亿年前的寒武纪灭绝，导致三叶虫类从地球上消失2.48亿年前二叠纪发生的一场最大的生物灭绝，约有90%以上的海洋生物绝种大约在65C年前的白垩纪，地球上的庞然大物恐龙以及70%的动植物种灭绝了。
引起这种大规模物种
灭绝的原因是什么呢？有些科学家指出，这是由于地壳板块的漂移，形成大地震和造山运动，新的大陆和海洋出现，引起生物环境的变迁，物种因此而发生大规模灭绝。这个理论的问题在于，大陆板块键漂移是较慢的，而且是不间断的，为什么物种大规模灭绝带有突发性，即似乎是“一下子”就被毁灭了呢？1977年，美国地理学家阿瓦兹与他的父亲——诺贝尔物理学奖获得者路易斯，提出了恐龙灭绝与白垩纪末期的陨石雨有关的假说，其中提到可能有一颗小行星碰撞地球导致恐龙灭绝。
1984年，美国的两位古生物学者，对地球上物种灭绝情况作了统计分析研究，结果发现，在过去的2.5亿年中，生物灭绝似乎有一定的规律：约每隔2600万年出现一次灭绝高峰期。如此准确的周期性意味着什么呢？人们根据古生物学者推算出的生物灾难期，对地面大陨石坑形成年代进行了考察，发现在.生物灾难期间形成的陨石坑，比其他年份多得多。有的天文学家认为：这可能是由于彗星周期性地轰击地球而引起的。因为，在银河系平面中，宇宙尘埃比较密集，当太阳带领太阳系全体成员经过此平面时，宇宙尘埃就会扰动彗星云引起彗星轰击地球，导致生物的大规模灭绝。
星系与星云
人类生活在地球，地球属太阳系，太阳系属银河系，我们可见的星球都是银河系的天体。那么，银河系之外呢？通过现代观测手段，科学家发现了一个又一个银河星系之外的天体系统，总数不下一千亿个。可以想象，宇宙真大啊！
河外星系是人们对银河系以外宇宙太空星系的总称。它是类似银河系那样的庞大的天体系统，它包括恒星、双星、聚星、星团、星云、分子云、星际尘埃、宇宙线以及星际磁场等。现在科学技术的能力人们已观测到的星系总数达到了一千亿个。
1845年英国人罗斯制成一具当时口径最大（184米）的望远镜，用这具望远镜他将许多赫歇尔未能分解的星云分解为恒星，使得宇宙岛的观念又引起人们的关注。但是，1864年英国人哈根斯使用光谱分析的方法观测星云，他发现许多星云的光谱是由几条明线组成，即这些星云是一些发光的气体，从而又一次否定了星系的存在。围绕着上述的两种观点，科学家们展开长久的辩论，到1了1918年，美国天文学家沙普利根据球状星团的距离，把银河系的直径定为二十六万光年。而在这之前，对一些漩涡星云距离的测定由于方法不对或者测量不精确，普遍被缩小了，且都小于沙普利所观测的银河系的直径，因此，沙普利反对存在河外星系的见解另一方面，美国天文学家柯蒂斯等人陆续在一些漩涡星云中找到一些新星，他根据新星的光度测定了这些漩涡星云的距离，得出这些星云的距离是很遥远的，超出了银河系的范围。1920年4月两种对立观点的代表人物展开了论战，由于当时双方的论据都不够充分，未得出最后的结论。1923年美国天文学家哈勃用考时最大的天文望远镜观测仙女座大星云，他把仙女座大星云外围部分分解为恒星，并从中找出几颗造父变星，利用造父变星能够指示距离的特性（称为造父视差），求出仙女座大星云的距离为五十万光年（比实际距离要小得多），远远大于沙普利所定出的银河系的直径。后来在其他星云中也发现了造父变星，发现那些星云们距离更遥远。这样，人们才最后确认了河外星系的存在。
现在已知最大的星系是射电星系3C236它的两个射电瓣两端相距可达六光秒差距以上。星系的大小相差悬殊，星系的质量和光度也彼此各异，漩涡星系的质量为109~1011太阳质量，即太阳质量的十亿至一千亿倍。不规则星系g的质量比漩涡星系的质量普遍要小一些。至于椭圆星系，有的很大，比漩涡星系的质量要大1百至1万倍，称为巨椭圆星系有的椭圆星系质量较小，只有太阳质量的百万倍，称为矮椭圆星系。
20世纪初，天文学家发现绝大多数河外星系的光谱线都有向红端位移的现象，根据多普勒定律，这表示绝大多数星系都在远离我们，远离的速度V与位移质量的大小成正比6又根据哈勃定律，星系远离速度V和星系距离R成正比。因此，由谱线红移的大小可知星系远离我们的速度V根据哈勃定律便可测定出星系的距离。
天文学家观测发现，绝大多数河外星系的光谱线都有向光谱红端移位的现象，称为星系谱线红移。物理学上的多普勒效应说明，当波源运动时，其波长要发生变化。波长改变的大小和方向决定于波源的运动速度和方向。当波源远离观测者时，谱线向红端位移当波源趋近观测者时，谱线向紫温位移。足系谱线红移说明河外星系在远离我们。
1912年，美国科学家最先利用谱线红移测量了河外星系的视向速度，结果除以上两星系光谱线向紫端位移外，其余星系的谱线都向红端位移。
1928年，美国天文学家斯里弗利用星系谱线红移测定了星系的视向速度，在这同时，美国天文学家哈勃和哈马逊测定了一些河外星系的距离。
1929年，哈勃根据二十四个已知距离和视向速度的河外星系，确定了星系视向速度和星系距离成比例的关系，距离越远，视向速度越大，这一速度距离关系叫哈勃定律。除了几个最近的河外星系之外，其余的星系都在离银河系而去，因此，这些星系的视向速度又称退行速度。
哈勃定律支特了宇宙膨胀学说。哈勃定律对正常星系而言是正确的，对类星体或其他特殊星系是否适用呢？目前还没有一致的看法。
邻近银河系的河外星系是大麦云和小麦云。前者距离为52千秒差距，约十六万光年后者距离为63千秒差距，约“万光年”。1515年~1521年，葡萄牙航海家麦哲伦作环球旅行经过南美洲南端一个海峡时，看到天顶附近有两个很大的星云。水手们回到欧洲后，介绍了麦哲伦的发现。后来人们便把其中较大的称为大麦哲伦星云（简称大麦云，位于杜鹃座内），较小的称为小麦哲伦星纟云（简称小麦云，位于剑鱼座和山案座交界处）。大麦云属棒旋星系，质量约为10111太阳质量小麦云属不规则星系，质量约为2xlO9太阳质量，只有大麦云质量的1/5。跟银河系相比，它们都很小，可以认为是银河系的两个伴星系，三者形成一个三重星系。
大、小麦云中含有大量的星际气体，它们有一个共同的气体包层，并有气体从中流出，伸向银河系，形成联结大、小麦云和银河系的气体桥。这是银河系的潮汐力作用的结果。
在大麦云中观测到一个着名的发射星云——剑鱼座30它的形状很像蜘蛛星云，其直径约为500秒差距，质量达5xlO6太阳质量。
距离银河系最近的星系是1994年发现的一个暗弱的矮椭圆星系，它位于人马座中，距离我们地球约八万光年，实际上它与银河系中心的距离大约5万光年，只及大麦云距离的1/33。这个矮星系的大小约10000光年，是正常的矮星系直径的十倍。
最远的星系是位于织女座中的一个无名星系，它是1996年发现的，距离在八十亿至一百二十亿光年之间，天文学家们认为这一星系是非常年轻的，年龄可能只有一亿年，它正以每年八十个太阳质量的速率将气体转化为恒星。顺便指出，现在已知宇宙中最遥远的天体是类星体PC1247+3406距离为八十亿至一百五十彳乙光年。这样遥远的距离意味着我们今天所看到的类星体还是它八十亿至一百五十亿光年前的样子。
天体撞击之迷
就像发生交通事故一样，巨大的星系也会互相碰撞，我们无法想象碰撞现场的场面，而且这种碰撞也许会持续几亿年，我们更无法等待这个结果。但这种碰撞的结果会产生更多的新星，这大概是不会错的。
如今，天文学家还尚不知晓星系相撞的模拟实验是否跟实际上的天文观测相吻合。
早在20世纪70年代，美国天文学家借助安装在智利的天文望远镜研究确认，当宇宙中发生并非如此罕见的宇宙悲剧——巨大星系相撞时，会导致这些相撞星系形状上的变化，还会破坏新恒星的诞生过程。美国天文学家基于大量观测认为，跟中学现代天文学教科书中关于宇宙演化的概念恰恰相反，新诞生的一大批恒星比整个宇宙要年轻的多。但是，当初，很少有人相信这一点……1997年10月底，美国天文学家们借助修复后的“哈勃”太空望远镜拍摄了一张发生最大宇宙悲剧的照片——触角星云中的两个大星系相撞，发生这一宇宙悲剧的地方距离我们六千三百万光年远。“哈勃”在瞬间拍下这一星系撞击的宇宙悲剧的同时，又在这“一瞬”
的宇宙尺度内拍下一千多个新诞生的恒星群。这些细微宇宙照片使天文学家们大为震惊，他们通过亲眼目睹这一星系大撞击韵宇宙奇观才如梦方醒，原来，星系之间并非相互隔绝，也并非静止不动。恰恰相反，它们相互撞击，融为一体并贪婪地“吞噬”着它们的“近邻”。
与此同时，爆发出强烈的闪光并突然冒出火光，改变着自己的形状。这一震惊科学界的新发现，从根本上改变了天文学家的传统思维和对宇宙演化的旧有观念，这有助于我们对真正宇宙史的理解和认识，从而解开了历代各民族和天文学家自古留下的关于宇宙奥秘困惑不解的谜团。我们人是从哪里来的？主宰自己的路又通向何方？我们生命的真谛是什么？一系列令人不可思议的种种疑团。位于触角星云中的两个火星系发生大撞击的惊心动魄的场面：撞击、融合、吞食、火光、变形……这就是宇宙演化的自然法则。发生这一宇宙悲剧现场距我们6300万光年之远。
1994年7月的“彗木之吻”使天文学家们亲眼目睹了一场天文体大撞击的宇宙奇观和悲剧般后果。然而，这不过是在太阳系尺度上的一次普通天体撞击现象。倘若两个对面飞驰而来的星系相撞或彼此“擦肩而过”，那便是天体力学上一个惊人庞大的宇宙过程，要从头至尾观测完这一过程需花费几亿年时间，即便几十代天文学家的辛勤努力也恐难胜任这一天文观测。
为了全面揭示和研究星系相撞会导致什么样的悲剧性后果。前不久，曰本天文学家借助计算机和数学模拟系统，总共只用了几小时的时间就完成了通常需要几亿年时间才能完成的一项星系撞模拟实验。
在实验现场显示出两个相撞后相互作用的星系之间出现的遥远异地的宇宙奇观：在对撞的两个星系之间出现光桥、光尾、“纽带”状和圆盘状星系的扭曲变形等现象。但模拟计算并不能对相互作用星系的某些特性作出解释，比如：两个星系相撞时的颜色为什么往往跟单个星系的颜色截然不同？两个星系较高的X射线亮度与什么有关？归根结底的问题是：为什么在数学模拟实验时总是不出现环状星系？这一点早已引起天文学家的关注。
