當人們仰望夜空時，也許會問這樣一個問題：那顆行星、那顆恆星或那星系離我們有多遠？距離是科學家最基本的測量之一，但也是最具挑戰性的測量之一。幸運的是，科研人員有一個重要的工具來幫助他們使這個問題簡單的多，那個工具就是宇宙的距離梯。
這個階梯具有一定的特性，可以讓科研人員自信地測量它們的距離。後面的每一個梯級都依賴於測量距離更遠的物體的方法，下一步通常是依靠上一個梯級。
視差給出了到附近恆星的距離。例如按照河馬座的移動路線，蓋亞飛船繪製了銀河系的地圖。這種方法依賴於觀察附近的恆星，因為它們似乎是在距離較遠的恆星的背景下移動的，而這些恆星看起來是固定的。
通過將一顆恆星今天的位置與六個月前的位置進行比較，科研人員可以計算出距離。但這就是關鍵所在——它只適用於距離足夠近的恆星，它們看起來像是在較遠的背景下移動。利用目前的技術，視差可以測量到數萬光年以外的恆星的距離。
但這甚至還沒有覆蓋整個銀河系，從這頭到那頭至少有10萬光年。下一級是由變星造父變星和RR天琴座組成，它們的亮度隨時間而變化。物理學規定，所有的RR天琴座恆星都有相同的亮度，因為它們有一個特定的和眾所周知的年齡和質量。另一方面，造父變數有不同的亮度。
但是這些熾熱的大質量恆星以與亮度相關的速率閃爍，不管它們離得多遠。科研人員所要做的就是測量造父變星變亮和變暗的速度，以計算它應該有多亮。這些變星不僅在我們的星系中可見，還可以在銀河系附近發現它們，包括在大約250萬光年遠的仙女座星系和大約5000萬光年遠的處女座星團。
但並非所有的恆星都是可變的。幸運的是，還有其他方法可以使用星星作為距離階梯上的橫檔。例如，科研人員可以觀察球狀星團中的所有恆星，而不是觀察單個恆星，球狀星團是緊密堆積的太陽球，它們都是同時形成的。它們可以在銀河系周圍看到，也可以在其他星系附近和遠處看到。
首先，科研人員將星團中的每一顆恆星都放在赫茨普朗-拉塞爾圖上，該圖繪製了一顆恆星的亮度和顏色（與溫度有關）。通過比較某些類型的恆星落在圖上的位置和已知距離的類似恆星所在的位置，科研人員可以利用這一差異來測量到星團的距離。
但是隨著星系離得越來越遠，望遠鏡無法分辨出它們各自的恆星，就像視力表上的字母在變小時變得越來越模糊一樣。最終，星星不再是梯子上的橫檔了。為了測量最遠的星系，科研人員必須依靠能夠在很遠的距離上發光的非常明亮的物體。最常用的天體被稱為Ia型超新星。
這被認為是白矮星的爆炸，當它超過一定的重量限制時。由於白矮星的重量不會超過我們太陽質量的1.4倍。但是，雙星系統中的白矮星可以從伴星那裡竊取物質，使天平傾斜，導致它們爆炸。因為它們總是在同一點爆炸，所以Ia型超新星總是有大致相同的亮度——而且它們非常明亮，在大約100億光年或更長的距離內可見。
階梯上最高的一級是紅移，科研人員通過將一個星系的所有光按波長（稱為光譜）分開來測量這個值。每一種元素或分子在這個光譜上都會留下不同的指紋，它們以非常特定的波長出現。但是如果一個星系正在遠離我們，它的光就會被拉伸。
這些化學指紋的波長發生了變化——它們移動或變紅的量被稱為星系的紅移。這種變化與星系的距離有關，測量紅移使科研人員能夠發現一些已知最早的星系，這些星系在130多億光年之外發出光芒。