说真的，其实在哈勃和斯皮策的共同努力下，我们已经离宇宙中的第一个星系或者是恒星很近了，目前最远的星系距离我们330亿光年，这个星系的光已经向我们传播了134亿年。你要知道宇宙的年龄才138亿年左右，这已经很接近第一批星系了。
但是它并不是，在观测早期宇宙时，目前确实是遇到了一些瓶颈，例如：设备和技术上的问题。下面就详细说下。
目前发现的最遥远的星系
走出地球，穿过夜空中的繁星，到达银河系之外，这是一个浩瀚的宇宙。
我们看的越远，看到的星系就越多。就我们目前的观测设备所取得的成果而言，看似黑暗无光的区域，在其背后充满了大量的星系。如果我们观察的时间足够长，最终都会在望远镜中显示出这些昏暗的宇宙岛屿。
我们曾经发现的最遥远的星系：UDFj-39546284。其发出的光已经向我们传播了134亿年，目前距离我们330亿光年，而宇宙中所有的物质在发出光的时候都只有3.7亿年的历史，或者说仅仅是宇宙现在年龄的2.6%。
但这个星系只是目前的记录保持者。我们的距离记录在不断的变化，因为事实是：我们还没有探测到宇宙中的第一个恒星或星系。因为到目前位置，探测宇宙中第一批恒星和星系的观测仪器，还没有发射升空。
这可能有点违反直觉，为什么我们现在看不到最遥远的星系呢？
如果我们把望远镜对准天空中的某个位置，经常超长时间的曝光，只要能收集到光线，难道看不见宇宙中最遥远的星系吗？
这是我们用哈勃太空望远镜经常干的事情，也是我们发现一些宇宙记录保持者最有效的方式之一。但是哈勃太空望远镜有个内在限制的，也可以说它不适合观测遥远的天体。
望远镜和其他任何仪器一样，都受到物理定律的限制。以望远镜为例，它受到了主反射镜（即望远镜的集光能力）的大小和所能探测到光的波长的限制。使用望远镜观察宇宙时，我们必须选择在一个波长下进行观测；如果在全波段下工作，望远镜就会被最强烈的其他信号干扰。当我们用不同的波长观察物体时，我们就会得到非常非常不同的外观和属性。
这和遥远的星系有什么关系呢？事实证明，宇宙早期的星系和今天的星系没有什么大不同。它们仍然由恒星提供能量，绝大多数恒星仍然会在它们的核心将氢聚变成氦，它们仍然会像今天绝大多数恒星那样发光。无论宇宙的年龄是现在的10%、1%还是0.01%，这都应该是正确的。
除了微小的细节外，恒星和星系在任何时间、任何距离都以几乎相同的方式运作。
但是，尽管这些光源与我们附近的光源并没有太大的不同，但它们要到达我们这里，需要经历了一段地狱般的旅程。首先，宇宙正在膨胀，这意味着星系离我们越远，光线就会被拉伸或红移得越多。为了到达我们的眼睛，光传播的时间也越长，宇宙膨胀影响所有光子波长的时间就越长，如下图所示。
所以如果我们通过可见光，寻找一个非常非常遥远的物体，我们只能看到它发射出的紫外线！有些天体的发出的紫外线会被拉伸成红外线。而哈勃望远镜是为可见光观测设计的，因此其所能看到的天体距离非常有限。如果距离更远，还有其他更加严重的问题。
我们知道宇宙在最初的几百万年里，根本没有任何恒星。经过膨胀冷却后才形成了中性原子。然后经过数百万年的引力收缩，第一批恒星才得以形成。当恒星最终形成时，它们的星光就会遇到了一个不叫棘手的问题：无论光线朝哪个方向运动，都会撞上中性原子，然后被吸收。
那恒星的光如何才能自由传播？我们如何看到第一批恒星呢？有两个选择！
选择一：
等待来自恒星的紫外线重新电离宇宙，使宇宙变得透明，不再吸收可见光，然后我们就能观察到，我们所能看到的最早物体的（红移）光。这并不是一个很好的解决方案，因为如果要等待宇宙电离的话，这意味着我们看不到使用宇宙的第一个恒星或者星系。从天文学家的角度来看，中性氢非常烦人，因为它们特别擅长吸收一些特定波长的光。
而且光线红移与中性氢协同作用，这意味着当光线到达我们眼睛的时候，几乎所有的光线都消失了。紫外线消失了，可见光也消失了，甚至大部分的红外线也消失了。宇宙在红移6的时候才被重新电离了，而最初的星系可能在红移20到30之间形成，而第一批恒星在红移50到75之间形成。
下图可以看到高红移类星体的光线，基本上都处在了红外波段。其他波长的光都被中性氢气有效的“切断”了。
所以，我们急需要建造一个更好的红外望远镜来寻找这些更高红移的天体，就能更早的捕捉到这些遥远的天体。这就是詹姆斯·韦伯太空望远镜的计划，它的灵敏度将是史上最灵敏红外望远镜记录保持者斯皮策的100倍。
方案1的方法其实并不完美。如果我们想要真正的捕捉到宇宙的第一个目标，我们必须使用一个技术上我们还没有准备好的技巧。
选择二：
我们可以观测人类肉眼无法看到的远红外波段，因为远红外线几乎可以免疫中性氢！因此，这些远红外光可以离开最初诞生的恒星和星系，不受干扰地穿过中间的中性气体，最终到达我们的眼睛。这些光线已经完全红移到光谱的远红外波段范围，甚至有部分（但不完全）已经进入了光谱的微波区域！
老实说，第一批恒星、星系的光没有完全进入光谱的微波区是件好事，因为宇宙微波背景也在微波波段，并且充满全天空，这会使恒星或星系发出的光完全无法探测到！
但是，我们能看到来自早期宇宙的远红外线吗？
有件事情要知道：其实宇宙除了一个微波背景（CMB），还有一个红外背景（CIB），我们现在还不知道如何在技术上处理或屏蔽这个红外背景。
那么这种红外背景是从哪里来的？我们知道对红外线透明的中性氢非常善于吸收紫外线和可见光。它吸收这些光线以后，能量就会增加，而增加的能量就会以红外线的形式再次辐射出去。
这就像地球表面一样，会以红外线的形式将能量辐射进太空。所以对红外线透明的中性氢也是一个巨大的红外线光源。
总结
目前，我们还不知道，甚至在理论上也不清楚，如何在宇宙红外背景下提取第一颗恒星的红外信号。
因此要真正谈论宇宙的第一颗恒星、第一个星系，我们还有很长的路要走！就算詹姆斯·韦伯太空望远镜升空，想找到它们也并非易事。
