美國航空航天局和歐洲航天局使用哈勃空間望遠鏡以及地面天文台觀測到仙女座星系的細節圖像，透露出前所未有的關於仙女座星系奧秘。顯示出星系內部的恆星分佈以及星系盤得具體結構，而從部分恆星周圍的光環可以看出，曾經在仙女座星系旁有一個較小的星系，這個伴星系在仙女座星系強大的引力作用下被撕扯得四分五裂，逐漸形成了一個恆星環帶。在這些散落的恆星附近，存在較大的暗物質分佈區域。

仙女座星系附近存在大量暗物質分佈

　　仙女座星系也稱為梅西耶31（M31星系），哈勃空間望遠鏡先進的巡天相機拍攝仙女座星系的特寫圖像。但是，最強大功能的望遠鏡都不能拍攝到出星系內部的單個恆星。對於仙女座星系的觀測圖像而言（圖1）：在仙女星系盤邊緣分佈的恆星（A點），以及仙女星系主結構的圖像下方存在一個遠古時期被引力肢解的的小星系殘骸（較暗的B點），在這個殘骸左邊，也就是圖像的左下方位置（C和D點），分佈著較為稀疏的恆星，這個區域同樣位於仙女座星系的星系暈內，而這片天區就是科學家認為存在大量暗物質的地方，也將對星系的自轉產生影響。

廣域紅外巡天相機拍攝的仙女座星系圖像

　　圖像顯示出仙女座星系的星系暈，其是由一些球形星團以及較為古老的恆星構成，形成了一個龐大的球形宇宙空間，而對於一般的螺旋星系而言，基本都有從星系中央延伸星系盤一直延伸到外部宇宙空間的星系暈結構。而對仙女座星系的星系暈進行觀測的過程中，則發現在外層星系光環上分佈著較少的恆星，通過對這個現象的研究以及結合仙女座星系的自轉速率分析，在這個光環附近存在著大量的暗物質。

　　然而，對於仙女座星系而言，空間觀測與地面觀測相比，有著非常大的優勢。而拍攝仙女座星系的清晰圖像具備以下兩個因素：首先哈勃空間望遠鏡位於環繞地球軌道上，能減少大氣的干擾；其次，仙女座星系作為銀河系的近鄰，比其他螺旋星系都要近，甚至可以在一個非常昏暗的夜晚用肉眼看到；最後，仙女座星系周圍並不像某些螺旋星系那樣顯得非常的擁擠，恆星之間相距太近將使得望遠鏡很難將其彼此分開。

　　哈勃對仙女座星系的觀測產生的圖像提供了一個對螺旋星系而言完全不同的角度。同時，在哈勃的圖像中也發現，該星系的一個主要特點是其恆星與恆星之間存在巨大的空隙，這種空洞也在其他星系中被觀測到。同時圖像中也存在前景星系和背景星系，也就是說，在圖像上星系的分佈是具有前後距離感的，不僅能瞭解目標星系的特徵，同時也揭示出遙遠的背景星系的情況。

　　這些觀測則有美國宇航局哈勃觀測小組與歐洲空間局科學家共同完成，在暗能量的作用下，仙女座星系的自轉速率呈現某種特定的波動，而這種波動可以通過觀測星系中的恆星間接地推測出，觀測範圍也可以有一個較大的覆蓋面，例如星系中的主序星，即像太陽這個階段的恆星，更加明亮的天琴RR型變星，其存在於星系中球狀星團中，也可以稱為短週期變星。通過對這些天體相關參數的測量，還可以推演出仙女座星系內部部分恆星的年齡以及化學組成。