相對論表明，光在宇宙中的傳播速度始終保持有限且恆定的光速，這個速度是宇宙中最快的局域速度。而天文望遠鏡能夠觀測到數百萬光年之外的天體，那是因為宇宙的年齡遠不止幾百萬年的時間。
位於數百萬光之外的星系發出的光會以光速在宇宙中傳播，它們經過數百萬年之後將會抵達地球，天文望遠鏡或者人眼接收到這些光，自然就能觀測到星系，例如，我們可以用肉眼直接看到位於兩三百萬光年之外的仙女座星系和三角座星系。
宇宙的存在時間長達上百億年，星系早在幾百萬年就已經存在，所以數百萬光年之外的星系所發出的光是有足夠的時間來到地球上。一旦這些光到達地球，我們只要接收到光就能看到星系。但由於距離遙遠，大部分河外星系發出的光到達地球上時已經非常暗淡，只有藉助天文望遠鏡強大的聚光能力，才能觀測到它們。
由於宇宙誕是在138億年前形成，理論上，光在宇宙中的最遠傳播距離為138光年。迄今為止，天文學家已經觀測到光行距離達到了134億光年的星系（GN-z11）。
宇宙空間結構在持續膨脹，導致分佈於空間中的不同星系互相遠離。因此，有些遙遠星系發出的光還沒來得及到達地球，只有繼續等待一定的時間，這些光才會走完路程抵達地球，所以我們在未來還會觀測到更多未知的星系。
另外，當兩個星系目前的距離大於140億光年之時，由於空間膨脹過快，它們的退行速度就會超光速（與相對論所說的速度不矛盾）。因此，那些非常遙遠星系發出的光永遠也走不完去往地球的路程，所以它們永遠也不會被我們觀測到。
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