宇宙是一個非常大的地方。當我們眺望夜空時，幾乎所有肉眼可見的東西都是我們星系的一部分，比如恆星、星團、星雲等。但也存在一些例外的情況，如上圖的三角星系，我們可以通過銀河系恆星看到它閃爍的光。這些「宇宙島嶼」在我們的宇宙中隨處可見，即使是在最黑暗、最空虛的空間中，只要我們願意去找，就可以找到。
圖片來自：美國國家航空和宇宙航行局、美國生態學會、溫德霍斯特、科恩、梅赫特利（來自亞利桑那州立大學）、康奈爾（來自美國維吉尼亞大學）、麥卡錫（來自卡內吉·奧布斯）、哈蒂（加州大學河濱分校）、賴安（來自加利福尼亞大學）和嚴（來自tOSU）。
這些星系中的大部分都非常遙遠，即使以光速計算，單個光子也需要數百萬甚至數十億年才能穿越星系空間，最終到達我們的眼睛。雖然186282英裡/秒（或299792458米/秒）可能看起來是一個非常快的速度，但事實是，我們距離大爆炸只有138億年，這意味著光能到達並返回的距離是有限的。
圖片來自：維基媒體使用者亞歷山大·梅萊格
你也可以認為最遙遠的星系必須離我們不超過138億光年，但這是個錯誤的相反。除了以有限的速度在宇宙中旅行外，光還受制於一個不太直觀的科學事實：宇宙本身的結構隨著時間的推移而擴展。
這一事實是20世紀20年代廣義相對論提出的，但後來的觀測結果表明，隨著星系距離的增加，宇宙紅移也會增加。我們不僅能夠證實宇宙正在膨脹，而且可以測量膨脹率以及宇宙隨時間的變化。這意味著我們看到的星系實際上比發射光併到達地球得出的距離更遠。
圖片來自：美國國家航空和宇宙航行局、美國生態學會、伊林沃思、馬吉、奧埃斯、加利福尼亞大學、聖克魯茲、布翁、萊頓大學和HUDF09團隊
這類似於你在機場移動人行道的邊緣，人行道上的其他人逐漸遠離你。如果他們以每小時9英裡（4米/秒）的速度向你滾動一個球，如果一開始你們的距離是8米，需要兩秒才能到你手中。但是，如果人行道以每小時4.5英裡（2米/秒）的速度移動，則需要四秒才能到你手中。
更需要注意的是，在不斷膨脹的宇宙中這個時間會更長。並不是因為球（在宇宙情況下是光）移動變慢，球仍以4米/秒的速度滾動，光線仍以光速傳播。但是球（或光）需要穿過更多的星體，所以球有更大的滾動距離，而光有更大的旅行距離。此外，當球/光最終到達時，迴避最初發射光時兩星體之間的距離更遠。
圖片來自：拉伯（萊頓大學）、美國國家航空和宇宙航行局、美國生態學會和加利福尼亞理工學院
EGS8p7星系是目前已知最遙遠的星系。當測量到8.63的紅移時，我們發現光走了132.4億年才到達我們身邊。更準確地說，我們看到的星體是宇宙只有5.73億歲時的星體。
但由於宇宙一直在膨脹，這個星系可能不止132.4億光年，可能距我們有303.5億光年。要注意，這意味著，如果你能立即從這個星系向我們發送一個信號，它會走30.35光年的距離。如果你試圖從這個星系向我們的眼睛發送一個光子，由於黑暗能量和不斷膨脹的空間結構，這一光子實際上永遠無法到達。那個星系已經一去不復返了。事實上，我們可以用我們現在的望遠鏡（如哈勃和凱克）看到它的唯一原因是，在這個星系的方向上，阻擋光的中性氣體特別稀少。
圖片來自：馬克·迪科斯徹，萊曼阿爾法發射星系作為再電離探測器
不要以為這個星系要麼是現存最遠的，要麼是我們能看到最遠的。我們在這個距離上可以看到我們的設備和宇宙允許我們看到的最簡單的星系——那些具有最少中性、光阻氣體的星系、那些最大和最亮的星系以及我們的儀器敏感的星系。未來幾年，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可能會看到比這更遠的星系，因為它可以探測到更長的波長（更高的紅移），可以尋找不被中性氣體阻擋的光，並且可以看到比我們現在的望遠鏡（如哈勃、斯皮策和凱克）看到的更微弱的星系。
圖片來自：美國國家航空和宇宙航行局/JWST團隊
理論上，最早的星系應該在15到20的紅移時出現，也許只有少數幾個星系形成得更早。作為參考，下表是星系的紅移，光旅行時間，大爆炸後的形成時間，以及與我們距離的對比：
請注意，僅僅是一點點時間的變動就會導致距離的不同：4億年的時間可能意味著超過10億光年的距離！那裡最早的星系還沒有被發現，但我們所知道的最遠星系已經超過300億光年了。所有最早的星系都在那裡，正在等待我們去探索，我們要以我們的方式，更好地了解我們的過去。
參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3.forbes-董美慧- Ethan Siegel
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