在银河系的周围，无数星系如同尘埃般“漂浮”，它们似乎环绕着我们的银河系。当我们从地球上的任何一点仰望夜空，都能看到众多星系，但由于它们距离我们过于遥远，发出的光到达地球时已经十分微弱，观察这些星系对人类来说是一项巨大的挑战。
直到1990年4月24日，人类历史上最杰出的太空望远镜——哈勃望远镜被送入太空。它位于距地球575公里的近地轨道，这里的大气稀薄，哈勃能够免受大气湍流的干扰，并长时间对准宇宙中的特定区域进行观测。因此，哈勃捕捉到了更多、更远、更暗的天体和星系。
在哈勃升空的31年多时间里，它捕捉到了数百万张令人惊叹的星系和星云照片。这些星系有的距离我们数百万光年，有的数千万光年，甚至有的达到了数十亿光年。那么，哈勃的观测极限在哪里，它能够观测到的最远距离是多少？
请仔细观察这张照片，你目光所及的可能是你此生所能看到的最远的照片。照片中的这个红色“一团”是来自134亿光年之外的星系，被称为GN-z11。这是哈勃迄今为止拍摄到的最遥远的星系，也是人类目前所能观测到的最远的星系照片。GN-z11又被称为婴儿星系，因为我们看到的是它在134亿年前发出的光，而我们的宇宙诞生于137亿年前。这意味着我们通过光和哈勃望远镜穿越了广阔的星空，看到了宇宙的过去。
尽管GN-z11的体积不算大，恒星质量也只有银河系的1%，但在宇宙初生时，它已经是一个相对巨大的星系。由于它正处于宇宙诞生阶段的星系形成阶段，其恒星形成的速度比现在的银河系快了约20倍。
那么，为什么自1990年以来，在长达31年的时间中，哈勃最远只拍摄到了134亿光年以外的星系呢？要知道，目前我们可观测宇宙的半径可达460亿光年。为什么哈勃没有拍摄到460亿光年外的星系？这一切都要从光的传播说起。
哈勃和我们地球上的人类能够看到遥远的星系，是因为这些星系发出的光，通常是可见光，属于电磁波谱中的一部分。可见光波长范围在大约400到780纳米之间，超出这个范围的光对人眼是不可见的，如紫外线和红外线。
尽管哈勃能够探测到的光比人眼能看到的更多，但受限于哈勃自身的物理结构，它能观测到的光波长类型也有限。据哈勃团队的数据，哈勃最多只能观测到波长1.8微米的近红外光，这限制了它的观测距离。
我们的宇宙并非静止和平衡。根据大爆炸理论和科学家的观测，宇宙正在加速膨胀，空间结构随之膨胀。当光在宇宙中传播时，它会随着宇宙空间的膨胀被拉伸，这就是著名的红移现象。科学家利用红移来测量星系与地球的距离。
光在宇宙中传播的时间越长，跨越的空间越广，红移现象越明显，波长被拉伸得越长。如果一束光距离我们过于遥远，它的波长会被拉伸到超出哈勃的观测范围，这就限制了哈勃的观测极限。
尽管哈勃已经拍摄到了GN-z11这个134亿光年以外的星系，但这并不意味着它能随意观测到134亿光年内的所有星系。哈勃能够拍摄到GN-z11具有很大的偶然性。首先，GN-z11与我们地球之间的区域几乎不存在中性气体，这意味着GN-z11发出的光不会被太多的“遮挡物”吸收和损耗，能够跨越134亿光年到达地球。此外，GN-z11星系发出的光曾经过另一个星系，并引发了引力透镜效应，这使得来自GN-z11的光被放大和增量，恰好达到了哈勃的观测极限。
哈勃还能否打破134亿光年的观测极限？目前来看，难度很大。据哈勃团队的消息，哈勃在2021年3月7日由于软件故障暂停运行，虽然在3月12日部分恢复了工作，但仍有故障未解决。在哈勃运行的31年中，它经历了多次大修。随着航天飞机的退役，哈勃已经失去了维修的工具，这意味着在太空中运行了31年的哈勃几乎已经走到了其生命的尽头。决定哈勃退役时间的是一个更强大的太空望远镜——韦伯太空望远镜。
韦伯太空望远镜比哈勃先进了30年，更加强大和稳定。它将被发射到距离地球约150万公里的第二拉格朗日点，这意味着韦伯几乎无法像哈勃那样派遣宇航员进行维修。因此，为了确保万无一失，韦伯的发射时间一再延期。据NASA最新消息，韦伯太空望远镜将于今年10月左右发射。如果韦伯成功发射，我们或许能够借助它看到一个更加辉煌的宇宙，许多理论将得到证实，宇宙将继续颠覆我们的认知，一个更加宏大的宇宙即将向我们展开。
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