自古以來，哲學家和學者就一直在思考時間的開始，甚至試圖確定萬物的開始時間。直到現代天文學時代，我們才接近相當確定地回答這個問題。
根據最廣泛接受的宇宙學模型，宇宙始於大約 138 億年前的爆炸。
即便如此，天文學家仍然不確定早期宇宙是什麼樣子，因為這段時期恰逢宇宙的「黑暗時代」。因此，天文學家不斷突破儀器的極限，以了解最早的星系何時形成。
由於國際天文學家團隊的新研究，最古老、最遙遠的星系迄今為止在我們的宇宙中觀測到的（GN-z11）已被識別。
該團隊的研究最近發表在該雜誌上自然天文學，由科維理天體物理研究所的薑林華和東京大學的Nobunari Kashikawa教授領導。
來自以下領域的研究人員也加入了他們的行列：卡內基科學研究所天文台， 這斯圖爾德天文台， 這日內瓦天文台、北京大學、東京大學。
簡言之，宇宙黑暗時代開始於宇宙誕生後約 37 萬年。大霹靂並持續了另外10億年。
此時，唯一的光源要么是先前釋放的光子——今天仍然可以檢測到宇宙微波背景(CMB) – 以及中性氫原子釋放的物質。由於宇宙的膨脹，這些光子的光發生瞭如此大的變化，以至於今天我們看不見它們。
這種效應稱為“紅移，」其中光的波長在穿過不斷膨脹的宇宙到達我們的途中被拉長（或「移向」光譜的紅端）。
對於靠近我們星系的物體，效果相反，波長縮短並向光譜的藍色端移動（又稱“藍移”）。
近一個世紀以來，天文學家利用這些效應來確定星系的距離和宇宙膨脹的速度。在這種情況下，研究小組使用了凱克一號望遠鏡在夏威夷莫納克亞測量 GN-z11 的紅移以確定其距離。
他們獲得的結果表明它是迄今為止觀測到的最遠（也是最古老）的星系。正如柏川在東京大學所解釋的那樣新聞稿:
「根據先前的研究，GN-z11 星系似乎是距離我們最遠的可偵測星系，距離我們134 億光年，即134 億公里（即134 後跟30 個零）。但是測量和驗證這樣的距離並不容易。
具體來說，該團隊檢查了來自GN-z11 的碳排放線，這些碳排放線在離開銀河系時處於紫外線範圍內，而在到達地球時則移動了10 倍，即轉移到紅外線（0.2 微米）範圍內。
這種紅移水平表明，根據觀測，該星系在大約 134 億年前就已經存在，也就是大爆炸後 4 億年。
在這個距離上，GN-z11 是如此之遠，以至於它定義了可觀測宇宙本身的邊界！雖然這個星系過去曾被觀測到（由哈伯），需要凱克天文台的分辨率和光譜能力才能進行精確的測量。
這是作為用於紅外線探測的多目標光譜儀(MOSFIRE) 調查，詳細捕獲了 GN-z11 的發射線。
這使得團隊能夠對這個星系進行距離估計，與之前進行的任何測量相比，該距離估計提高了 100 倍。說柏川：
「哈伯太空望遠鏡在 GN-z11 的光譜中多次檢測到該特徵。然而，即使是哈伯也無法將紫外線發射線解析到我們需要的程度。因此我們轉向了更先進的地面攝譜儀，一種測量發射線的儀器，稱為MOSFIRE，安裝在夏威夷的Keck I 望遠鏡上。
如果後續的觀測能夠證實這項最新研究的結果，那麼天文學家就可以肯定地說GN-z11是迄今為止觀測到的最遠的星系。透過對這樣的天體的研究，天文學家希望能夠揭示宇宙歷史上的一段時期，當時宇宙的年齡只有幾億年。
這段時期恰逢宇宙開始從「黑暗時代」出現，當時第一批恆星和星系形成，並用可見光填充了早期宇宙。
透過研究這些，天文學家希望更多地了解宇宙的大規模結構隨後是如何演化的。這將得到詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST) 等下一代望遠鏡的協助——計劃於 2021 年 10 月 31 日發射。
這些儀器甚至使天文學家能夠研究「黑暗時代」本身，當時唯一的非宇宙微波背景光是中性氫的自旋線——遠微波波長（21公分）。
能夠探索宇宙本身的起源並觀察第一批恆星和星系的形成。那將是多麼令人興奮的時刻啊！
這項研究成為可能的觀測是在凱克天文台和速霸陸望遠鏡在夏威夷莫納克亞山。
