1924年11月23日，美國天文學家哈勃在報紙撰文指出，仙女星雲并非位于銀河系，而是其他星系，并且宇宙中存在衆多星系。這是人類第一次證明河外星系的存在。
成語“天外有天”，常用以描述人的認識或能力總是有限的，而認識事物的過程卻是無限的。在天文學上，“天”可以了解為“宇宙”，天文學即研究宇宙和天體的自然科學學科。人類對宇宙的認識過程已有數千年的曆史，其間有三個最重要的裡程碑式事件：1543年波蘭天文學家哥白尼提出日心說，1785年英國天文學家威廉?赫歇爾建立第一個銀河系模型，以及1923年美國天文學家哈勃發現河外星系的存在。
在哥白尼時代，人們心目中的宇宙隻限于太陽系，範圍僅為幾十天文機關，對太陽系外的恒星世界則不甚了解。赫歇爾把視野拓展到太陽系外，确認了由衆多恒星構成的銀河系的存在，尺度約10萬光年。那麼，銀河系之外的宇宙又如何呢？
在赫歇爾嘗試确定銀河系結構之前，17世紀中葉，已有人注意到夜空中除了點狀的恒星外，還可看到一些外形頗不規則的雲霧狀暗天體，并取名為星雲。自然哲學家開始自問：“銀河是否已構成了整個宇宙？”在當時顯然沒人能給以正确的回答。
對事物的認識總會有一個過程。1750年英國人賴特猜想，有些星雲可能是銀河系般的龐大恒星系統。1755年德國哲學家康德更明确提出，銀河系外存在無數個與銀河系類似的恒星系統（後人稱之為河外星系或星系），并明确指出，早先發現的仙女星雲就是這樣的河外星系。賴特和康德的觀念也許可稱之為天才的猜想，但并無科學證據。那時，天文學家對星雲的本質缺乏了解，更不知道它們在銀河系之内，還是位于銀河系之外。
銀河系及其近鄰星系
赫歇爾試圖通過實測來尋找答案。這位科學大師認為，如果經望遠鏡的放大後，星雲能分解成一顆顆恒星，那麼所觀測的星雲就是星系，否則，星雲便是銀河系内的雲團。然而，觀測結果表明，一些星雲确實能被分解為恒星，但也有不少星雲在望遠鏡視場内仍是模糊一團，這使赫歇爾深感迷惑不解。赫歇爾這樣的大科學家，擁有當時世界上最大的望遠鏡，尚無法判斷，同時代的其他人，就更無所适從了。
實際上，赫歇爾的思路并非完全正确，因為那時的所謂“星雲”包含了三類性質迥異的天體：銀河系内的氣體塵埃星雲、銀河系内的星團，以及河外星系。赫歇爾的望遠鏡能分辨為恒星的“星雲”，隻是星團。而銀河系内的氣體塵埃星雲，或者是河外星系，都是當時的望遠鏡無法分辨的。
此後的100多年内，關于“星雲”的本質仍無明确的定論。1920年4月，美國科學院為此舉辦了一次題為“宇宙的尺度”的專題辯論會。會上，持對立觀點的兩位著名天文學家柯蒂斯和沙普利各抒己見，相持不下，最終也未能得出明确的結論性意見。問題的關鍵在于如何測定“星雲”的距離：若觀測的“星雲”同我們的距離遠大于銀河系的尺度，且又可分解為恒星，河外星系的存在便可得以肯定，否則“星雲”便是銀河系内的天體。
天文學是一門觀測科學，天文學的發展史也就是它的主要觀測裝置——望遠鏡的發展史。望遠鏡口徑越大，越能看到更暗的天體，分辨率也越高。為此，人們不斷追求建造更大的望遠鏡。随着大口徑望遠鏡的面世，最終證明河外星系存在的時機曆史性地落在了哈勃的身上。
1917年，美國建成當時世界上最大的2.54米口徑反射望遠鏡。1923年10月5日，哈勃用這架望遠鏡觀測了仙女星雲。在高分辨率照片上，仙女星雲的外緣被分解成一顆顆恒星。哈勃在其中辨認出了一些造父變星。這些造父變星離我們的距離是可以測定的。經過仔細的核對和計算，哈勃據此推知仙女星雲與我們相距約為100萬光年（現代結果為240萬光年）。盡管當時對銀河系的尺度還未取得一緻的認識，但據各種估算它的大小不會超過30萬光年。是以，仙女星雲遠在銀河系之外，無疑是一個河外星系，故應更名為“仙女星系”。這一年，哈勃才34歲。
哈勃的成就并非一朝一夕之功，他早年就對“星雲”表現出極大興趣，做了許多細緻的工作。他大膽地把“星雲”分為“銀河星雲”和“非銀河星雲”兩類，但對自己觀點的表述頗為謹慎，還提醒别人不要輕易把“非銀河星雲”了解為它們就處于銀河系之外。直到測出仙女星系的距離後，哈勃才确認了河外星系的存在。
今天，人們已确知宇宙中存在着上千億個星系，它們是宇宙物質結構形态的基本單元。對星系的研究已成為天文學的一個重要分支——星系天文學。