仙女座星系
仙女座星系（Andromeda Galaxy，也称为梅西耶31、星表编号为M31和NGC 224，在旧文献中曾经称为仙女座星云，在中国古代被称为奎宿增廿一）是一个螺旋星系，距离地球大约250万光年，是除麦哲伦云（地球所在的银河系的伴星系）以外最近的星系。 位于仙女座的方向上，是人类肉眼可见（3.4等星）最远的深空天体。仙女座星系被相信是本星系群中最大的星系，直径约20万光年，外表颇似银河系。本星系群的成员有仙女星系、银河系、三角座星系，还有大约50个小星系。但根据改进的测量技术和最近研究的数据结果，科学家现在相信银河系有许多的暗物质，并且可能是在这个集团中质量最大的。 然而，史匹哲太空望远镜最近的观测显示仙女座星系有将近一兆（1012）颗恒星，数量远比我们的银河系多。 在2006年重新估计银河系的质量大约是仙女座星系的50％，仙女座星系在适度黑暗的天空环境下很容易用肉眼看见，但是如此的天空仅存在于小镇、被隔绝的区域、和离人口集中区域很远的地方，只受到轻度光污染的环境下。肉眼看见的仙女座星系非常小，因为它只有中心一小块的区域有足够的亮度，但是这个星系完整的角直径有满月的七倍大。
在1917年，希伯·柯蒂斯观测到M31内的一颗新星，搜寻照相的记录又找到了11颗。柯蒂斯注意到这些新星的平均光度约为10等，远低于发生在银河系内的星等。这一结果使估计的距离提高至500,000光年，也是他成为「岛宇宙」假说的拥护者。此一假说认为螺旋星云也是独立的星系。
在1920年，发生了哈洛·夏普利和希伯·柯蒂斯之间的大辩论，就银河系、螺旋星云、和宇宙的尺度进行辩论。为了支持他所声称的M31是外在的星系，柯蒂斯提出我们自己的银河系也有尘埃云造成类似的黑色小道，并且有明显的都卜勒位移。
1925年，哈伯首次在星系的照片上辨认出了银河系外的造父变星后，辩论便逐渐平息。这些使用2.5公尺反射镜拍摄的照片，使M31的距离得以被确认。他的测量决定性的证实这些恒星和气体不在银河系之内，而整体都是和银河系有极大距离的一个星系。
这个星系在星系的研究中扮演着一个重要的角色，因为它虽然不是最近的星系，却是距离最近的一个巨大螺旋星系。在1943年，沃尔特·巴德是第一位将仙女座星系核心区域的恒星解析出来的人，基于他对这个星系的观测，他分辨出两种不同星族的恒星，他称呼在星系盘中年轻的、高速运动的恒星为第一星族，在核球年老的、偏红色的是第二星族，这个命名的原则随后也被引用在我们的银河系内，以及其他的各种场合。 （恒星分为二个星族的现象欧特在此之前就注意到了。）巴德博士也发现造父变星有两种不同的型态，使得对M31的距离估计又增加了一倍，也对其余的宇宙产生影响。
仙女座星系的第一张无线电图是在1950年代由约翰·鲍德温和剑桥无线电天文小组合作共同完成的。在2C星表无线电天文目录上，仙女座星系的核心被编目为2C 56。
至少有三种方法被用来测量M31的距离。在2004年，使用造父变星法，估计的距离是251 ± 13万光年（77.0 ± 4.0万秒差距）
在2005年，包括Ignasi Ribas（西班牙研究委员会，CSIC、卡塔龙尼亚的太空研究学院）和他的同事在内的一群天文学家，宣布在仙女座星系发现了食双星。这对双星的名称（编号）是M31VJ00443799+4129236[18]，两颗星分别是明亮且热的O型和B型。研究得知食的周期是3.54969日，这让天文学家可以测量它们的大小。知道恒星的大小和温度，就能测量出绝对星等。而知道了视星等和绝对星等，距离就能测量出来了。这对恒星的距离经测定为252万± 14万光年，而仙女座星系的整体的距离是250万光年。 这新的数值被认为比早先单独使用造父变星测量的距离更为精准。
仙女座星系的距离近到足以利用红巨星分支技术（ Tip of the Red Giant Branch ,TRGB）的方法来估计距离。在2005年，用这种方法测出的距离是256±8万光年（78.5 ± 2.5万秒差距）。
平均上述的值，这些测量给的距离估计是253 ±7万光年（77.5 ± 2.2万秒差距）。
基于上述的距离，M31的直径最宽处估计是140,000 ± 4000光年。
长久以来M31就被知道在核心有一个密集和紧凑的星团。在大望远镜下，感觉有许多模糊的星点环绕着核心。核心的亮度也远超过最亮的球状星团。
在1991年，Tod R. Lauer使用哈伯太空望远镜上的WFPC拍到了仙女座星系内核的影像。有两个相距1.5秒差距的核心，较亮的核被标示为P1，位置偏离了星系的中心；稍暗的标示为P2，位置在星系真正的中心上，被认为是拥有108M☉的黑洞。
随后地基的观测也证实了两个核心的存在，并且推测两者在相对的移动，其中一个是被M31吞噬，正在潮汐裂解中的小星系。 包括M31在内，许多星系的核心，都是充满了相当狂野的、剧烈变动的区域，并且经常都以有超大质量黑洞存在其中来解释。
Scott Tremaine提出了以下的说明来解释双核心： P1是在盘面上以异常轨道环绕中心黑洞的恒星投影。这异常的离心率使恒星长期逗留在轨道的远心点上，造成了恒星的集中。 P2也包含了盘面上高热的、光谱A型恒星。在红色的滤光镜下，A型恒星是不明显的，但是在蓝色和紫外线下，它们会比主要的核心更为明亮，造成P2看上去比P1更为突出。
使用欧洲太空总署的XMM-牛顿轨道天文台发现M31有数个X射线源。罗宾·巴纳德博士等人假设这些都是黑洞或中子星的候选者，将接踵而至的气体加热至数千万K所辐射出的X射线。中子星和假设中的黑洞，光谱是一样的，但是可以从质量上的差异区别出来。
仙女座星系大约有460个球状星团，这些星团中质量最大的，被命名为马亚尔II的，绰号是G1（Gloup one），是本星系群中最明亮的球状星团之一。它拥有数百万颗的恒星，亮度大约是半人马座ω－银河系内所知最明亮的球状星团的两倍。 G1有几种不同的星族，而且以一般的球状星团来看结构也太巨大了。因此，有些人认为G1是以前被M31吞噬的矮星系残骸。另一个巨大且明显的球状星团是位于西南旋臂东侧一半位置上的G76。
在2005年，天文学家在M31又发现一种全新型态的星团。新发现的星团拥有成千上万的恒星，在数量上与球状星团相似。不同的是体积非常庞大，直径达到数百光年，密度也低了数百倍；恒星之间的距离也远了许多。
