宇宙空洞中的星系─空洞星系
在天文學裏，空洞指的是纖維狀結構之間的空間，空洞與纖維狀結構一起是宇宙組成中最大尺度的結構。空洞中只包含很少或完全不包含任何星系。一個典型的空洞直徑大約為11至150個百萬秒差距；特別的，對於空間等同超星系團的大型空洞，時常被稱為超級空洞或超空洞。
空洞星系是存在於宇宙空洞中的星系。在空洞中的星系是很罕見的。大部分的星系都存在於包圍著空洞和超空洞的纖維狀結構中。許多空洞星系聯合起來組成了空洞纖維結構，這是迷你版的常規星系纖維結構。這些結構比正常的星系結構簡單，因為他們比較少受其他星系群的影響。這些結構甚至可以多到組成星系團，空洞星系被認為是研究原始星系演化的極佳的例子，因為他們很少受臨近星系影響，並從單純的星際氣體中誕生。
牧夫座空洞是宇宙中一非常巨大，幾乎沒有星系存在的區域，是已知的空洞之一。牧夫座空洞也是已知的最大空洞之一，有時它被稱為超級空洞。牧夫座空洞於1981年被發現，距離地球大約2.5億光年。從地球看它大概在牧夫座方向的區域，這也是它名稱的由來。一個恰當的比方來形容它的大小，“如果銀河系位於牧夫座空洞的中心，那麼人類直到1960年代也不會發現其他的星系存在。”
北方本超空洞（Northern Local Supervoid）是宇宙一非常巨大，幾乎沒有星系存在的區域, 是已知的空洞之一。它的位置在本超星系團、後發座超星系團和武仙座超星系團之間，包含少數的星系和星系團，幾乎是空無一物的。這個空洞的中心距離我們6,100萬秒差距，最窄處的直徑為10,400萬秒差距。
南方本超空洞是一個缺乏星系和星際介質，近乎空無一物的廣大空間，是一個已知的空洞。它位於本超星系團 －包含我們的銀河在內－ 的旁邊，中心離我們9,600萬秒差距，最窄處的直徑為11,200萬秒差距。
WMAP冷斑點是2004年由WMAP在波江座檢測出的一個區域，該處的宇宙微波背景輻射（CMB）溫度比周圍要低。如此大和冷的區域在原始的CMB中發生的機率估計只有大約0.2% 。
它的中心位置在銀河座標系統 lII = 207.8°, bII = −56.3°（赤道座標系統：α = 03h
一個居於主導地位的解釋是：冷斑點是在原始的CMB和我們之間的巨大空洞。空洞可以經由完全薩克斯-瓦福效應（Integrated Sachs-Wolfe effect，ISW效應）或"利斯-夏瑪效應（Rees-Sciama effect）"造成一個比較低溫的區域。如果暗能量沒有像光子穿過一樣的舒展空洞，這種效應將會非常小。
在2007年8月，有兩篇論文在同一天內先後出現在astro-ph，兩者都引用外星系巡天（NVSS）的資料，證明來自靠近冷斑點方向的電波源密度一如預測的是異常的低。首先，使用對整個涵蓋的天空區域進行子波測量的分析，之後再檢查來源的數量和對冷斑點的亮度分佈單獨進行平滑處理。
雖然大的空洞在宇宙中早就被發現，但要解釋冷斑點的空洞必須是特別的大，或許千倍於典型空洞的大小。他可能相距60至100億光年的距離，並有10億光年的直徑，並且在宇宙中可能比在原始的CMB中的WMAP冷斑點更為罕見。
在2007年後期，克魯斯等人提出冷斑點可能是早期宇宙發展所殘留下來的結構。這雖然是一個外來的解釋，但是值得考濾，因為超級空洞可能就是如此大的冷斑點造成的。
另一種有爭議的論點，由Laura Mersini-Houghton提出，可能是在宇宙暴脹之前，宇宙之間的量子纏結，造成在我們之外的另一個宇宙。Laura Mersini-Houghton認為："標準的宇宙論不能解釋如此巨大的空洞"，而對WMAP冷斑點可能的假設是"…其他宇宙在我們宇宙的邊緣標示的不可能造成誤解的標記"。果真如此，這將是平行宇宙的第一個經驗證據（在理論的模型之前先證明平行宇宙）。這也支持聲稱這個項目在理論上是可以測試的 弦論如果平行宇宙的理論是真實的，在天球的南半球應該也有相似的空洞。
密歇根大學的研究人員指出，冷斑點的異常是因為有一圈相對較熱的氣體環繞著的緣故，如果只是考慮它的大小和低溫的呈度並不罕見。就技術而言，它的檢測和發現取決於篩選用的篩檢程式，就好像是找到墨西哥帽小波 (Mexican hat wavelet)一樣。
我們會認為，擁有幾十億顆恒星的星系是宇宙中最明亮、能量最大的天體。其實不然，在宇宙深處，存在著許多能量噴泉——與星系相比，個頭很小——但它們釋放出來的能量卻幾百倍於星系。這些緻密的光源曾被認為是以射電波形式輻射能量的天體，被稱為類星體：類似恒星的射電源之簡稱（這一名稱有時會被誤解，因為有一些類星體並不發射無線電信號）。
類星體是荷蘭天文學家施密特（Maarten Schmidt）於1963年發現的。在威爾遜山天文臺工作的施密特在對一特殊明亮、高度聚焦的叫做
不規則星系則相反，如大、小麥哲倫雲，具有不規則的外形。在許多情況下，它們向各個方向伸展。要不然，就是由於近鄰星系的引力拖曳使它們失去了規則的外形。大、小麥哲倫現在，還不能確切知道這些強大烽火能量的來源。比較使人信服的理論是：類星體是正在形成中的年輕星系的亮緻密核心。在此模型中，類星體的強爆發能量來源於星系核中心的超大品質黑洞吸積周圍的物質。當氣體落入黑洞時，過剩的引力能量輻射出去。這一機制能說明為什麼這麼小體積的能源能發出如此大量的光。
雲確實是被銀河系的引力撕裂成不規則的形狀。
按星系的外形分類，還有橢圓星系和棒旋星系。橢圓星系是最普遍的一類星系，外形似繞其軸旋轉的卵蛋——換句話說，似星系足球。因為它們儲存的氣體較少，不足以形成新的恒星，它們差不多只含有較老的星族Ⅱ恒星。大多數橢圓星系屬矮星系，巨大的橢圓星系相對地較少。M87是一個巨橢圓星系。
棒旋星系，是規則星系類型中為數最少的一類。它與正常旋渦星系的區別，在於其存在著一個連接旋臂的中心亮棒。怎會出現這麼個棒？至今尚未完全弄清楚。
銀河系被描繪為一個普通的旋渦星系。它曾被認為與仙女星系的外形極其相似，但近來不少跡象表明它可能是一個棒旋星系。
直到前不久，天文學家認為宇宙中大約有100億個星系。但由於HST的發射，在1996年星系計數的結果，認為宇宙中的星系至少有500億個。這一卓越的結果，是位於巴爾的摩的空間望遠鏡科學研究所的科研人員，用HST上的廣視野照相機獲得的。將北斗七星附近的一小長條天空放大，他們見到了以前從未見到過的幾千個星系。從統計的角度考慮，這表明宇宙中存在著比過去所認為的多得多的星系。
星系在空間的分佈是不均勻的，而有成團的傾向。例如，在銀河系附近，有許多不同形狀和大小的星系，它們由於引力吸引而被鬆散地聯繫著。這些包括仙女星系，大、小麥哲倫雲，人馬座矮星系和幾十個其他星系，它們組成所謂的星系團。當這些成團的星系在空間運動時，它們傾向於一致地旅行，彼此間離得不太遠。
宇宙中的大部分星系都是星系團的成員。以銀河系和仙女星系為主體的星系團叫做本星系群。在天文學教科書中經常提到的星系團有室女座星系團（估計距離我們5000多萬光年），有1000多個成員，和後發座星系團（估計距離我們3～4.5億光年）。
星系和星系團是怎樣形成的呢？它們是不是一直是我們現在所觀測到的形狀，或者它們是從更原始的實體演化而來的？要回答這些問題，需要考慮一下早期宇宙的情景。
宇宙學家相信，宇宙曾一度比現在小得多，也熱得多。今日宇宙中千姿百態的細節正是從這個緻密的熔爐裏被美妙地煆造出來的。
每當我們看遠處的物體時，我們知道所看到的光（或無線電波）經一定時間的傳播才被我們看見。在任何情況下，無線電波都不可能比光傳播得快。當物體發出的無線電波一開始傳播，我們就可以看到這個物體，而不用等到無線電波傳播結束。這樣，當我們觀察仙女座時，我們看到的光線是在22 萬年前發出的，所以在22 萬年以前我們就能看到仙女座。
當然，現在我們看到的仙女座星系和在22 萬年以前的沒有什麼不同，所以在這種情況下，維持的時間可以忽略。但是當我們觀察離我們更遠一些的星系時會怎麼樣呢？我們能看到的最遠的星系又是什麼呢？
當我們看到這些最遠的星系時，我們還不知道它們是在很遠的地方。隨著射電望遠鏡的改進，並利用通過微波測得的清晰的畫面把某些射電源縮小到一個很小的範圍。這些是壓縮射電源，在這種射電源中有
在1960 年，美國天文學家阿蘭·瑞克斯·桑德治調查研究了這些射電源並發現它們好像都是從16 個模糊的大恒星中產生的。這非同尋常，因為單個恒星不是可被探測的微波源。我們從太陽中接收到微波，因為它離我們比較近。那麼為什麼會從模糊星中接收到微波呢？天文學家們認為它們可能不是普通的恒星，而是類似星星的射電源。在1964 年，華裔美國天文學家邱宏業把它簡稱為類星體，從此也就這麼叫了下去了。
那麼什麼是類星體呢？在1936 年，美籍荷蘭天文家馬瑞亭·斯科米特對
類星體PKS1127-145的X射線照片，它是一個非常亮的X射線以及可見光源，離開地球大約100億光年，從類星體延伸出的噴流至少有1百萬光年。這一噴流可能是由高能電子和微波光子碰撞而形成的。
現在的問題是怎麼才能看見這麼遠的物體呢？我們必須假設它們比星系亮，它們就像1 兆個太陽和100 倍的普通星系那麼亮。同時，我們發現它們的射電輻射是變化的，經常是在幾個星期內發生很大變化。這表明類星體的存在不可能超過幾兆光年（即萬億公里），從頭到尾，在這麼短的時間內沒有其他因素會引起這種變化，因為沒有比光速傳播再快的方式了。一個這麼小的物體怎麼能釋放出這麼大能量呢？
最可能的答案還要追溯到1943 年，美國天文學家卡爾·塞弗特觀察到了一個有又亮又小的彗核的星系。這種類型的其他星系也被觀察到，現在這些星系叫做塞弗特星系。
這些塞弗特星系的彗核非常活躍，可能是因為它們含有不尋常的大黑洞，而且這些黑洞嚴重破壞了它們的核心部分。也許類星體就是又大又亮的塞弗特星系，我們都知道它們位於很遠的地方，小得看起來像是一個活躍的發光的核。事實上，最新的研究就是圍繞著類星體可能代表著一個星系的邊遠部分這一問題進行的。
因為類星體的大部分位於離我們有幾億光年遠的地方，它們一定是在宇宙很年輕的時候形成的。也許，當這些星系剛剛形成，它們的大部分就災難性的在中心部分塌縮為一個黑洞。隨著時間的流逝，黑洞吸掉了它可以吸走的一切物體，然後這些星系成為更平靜更穩定的物體，所以在10 億年前所有的類星體就冷卻下來了。
這僅僅表明年輕的宇宙和現在的宇宙不同，而且經歷了一個變革的過程。這是和宇宙沒有真正的開始狀態並且在過去未知的年代裏都是橢圓形的理論相矛盾的。