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17世纪时，伽利略发现，银河是一个恒星密集的区域。
后来，英国人赖特提出了银河系的构想，并具体描绘出了银河系的形状。他假定，银河系是个透镜，连同太阳系在内的众星位于其中。
18世纪时，英国著名天文学家赫歇尔父子对赖特的猜想进行了验证。他们发现，银河系是一个恒星体系，非常庞大，但范围是有限的，可容纳3亿颗恒星，其直径为8000光年，厚1500光年。
20世纪初，荷兰天文学家卡普亭对银河系的观测和赫歇尔的观测结果基本相似。1906年，他测出银河系直径为23000光年，厚6000光年。但1920年他对银河系测出的新数据变化很大，银河系直径为55000光年，厚11000光年。
以赫歇尔为代表的一些科学家提出，太阳是银河系的中心。1915年，美国天文学家卡普利研究了许多球状星团的变星，发现太阳仅仅是银河系内的一颗普通恒星，而不在银河系的中心，它距中心约5万光年并朝向人马座，银河系的范围大约有30万光年。
20世纪80年代，银河系又有了新的数据，即质量相当于2000亿个太阳的质量，直径为8万光年，厚2000光年，太阳距银河系中心距离为2.5光年。
关于银河系的观测一直在进行着。有科学家指出银河系是镶嵌在硕大无比的异常低密度的星系冕——银冕之中。银河系至少应存在一个至少延伸到80000光年以外的星系冕。
目前，人类所掌握的银河系的知识，只是一个开始，还有待进一步探索。