红移沙漠中的景观
所谓的“红移沙漠”，是指红移在1.4到3之间的区域（对应距离约为80到100亿光年），研究这里要比更远或更近处都更加困难，因此探测也相对。然而讽刺的是，宇宙的恒星形成率、星系增长率以及星系核的活动都在红移沙漠中红移为2左右的时候达到巅峰，因此观测上的沙漠着实是星系研究的丰饶之地。直到最近，随着新型望远镜以及光谱仪的陆续启用，这片关键的区域才得以一展真容。
红移沙漠的分布区间示意。
难以探测的原因与观测仪器和条件有关。对于星系研究来说，最关键的光谱特征包括3727埃的氧元素一次电离禁线、钙元素的一次电离H、K双线以及连续谱在4000埃左右的截断，准确找到这些特征是测定星系红移所必需的，同时也是确定星系产星率等重要指标，进而进行星系演化和宇宙学研究的基础。但是在红移超过1之后，这些特征不幸都落到了CCD照相机灵敏度开始恶化的波段，而且同波段的天空背景也不容乐观。而在更远处的红移沙漠中，几条谱线都统统落入了红外波段，在地面进行观测就更加困难了，这就是沙漠的缘起。
对红移沙漠进行观测除了有赖于地面观测技术的改进外加空间红外望远镜的大规模使用，还可以转而寻找某些紫外光谱特征，后者在红移沙漠中的波长正好对应可见光波段，所以虽然紫外谱线亮度普遍偏弱，操作起来倒是更加可行一些。
产星星系常见的紫外谱线，上图系由甚大望远镜对75个星系观测结果叠合而得。
当然，不论采取哪种渠道，一览红移沙漠的景观都是颇具挑战性的。前者技术难度可想而知，后者是技术成熟但所需面对的信号同样较弱，单纯依靠暗淡的紫外谱线测定红移已经很困难了，更且对众多因为尘埃消光而颜色偏红的星系难以下手。上图之所以叠合了数十个星系的光谱，也是出于增加总观测时间，提升信噪比，凸显微弱信号的考虑，这也是观测该区域星系时的常用手段。以上图为例，叠加后整体曝光时间长达1650余小时，特征谱线逐一凸显，对于单个星系而言，这几乎是不可能做到的。
红移沙漠的情况是什么样的？首先在意料之中的是产星率偏高的星系非常普遍，如在红移2左右产星率每年在100太阳质量之上的星系比比皆是，而这样的系统在邻近宇宙中却是稀罕货，这当然与产星率演化的理论预言相符。值得一提的是，这里的众多高产星率星系形态与预期不符，更多表现出了盘星系而非并合星系的特征。实际上这一观测事实是Avishai Dekel等人利用数值模拟证明星系可以经由低温气体流的持续注入而增长的动机。
这里也存在让人惊讶之处。比如北双子望远镜的GDDS巡天就在红移沙漠中发现了大量已经度过了产星阶段、业已成熟的星系。换句话说，众多的恒星和星系形成时间早于理论预期，可能在宇宙的童年即已成形。出于观测难度的考虑，在GDDS之前，研究者对红移沙漠的主要兴趣还集中于高产星率的星暴星系。GDDS则获取了更加均匀的样本，其中囊括了更多普通的星系，结果让这一挑战现有宇宙演化理论的结论浮出了水面。
另一个意料之外是，红移沙漠距离虽远，金属元素数量一点也不少。先前人们对该区域金属丰度的认识大抵来自类星体光谱中的吸收线，不过普通星系中的重元素看上去要比类星体多得多，由此可以推知，这些星系的光学辐射在抵达地球之前，实际上已经被富含金属元素的尘埃吸收了大半。
产星率通常可以用大质量恒星的辐射（进而是光谱蓝端的B波段星等）来表征，但这一条对红移沙漠不适用，这里最活跃的星系颜色普遍偏红。由于更多的尘埃带来的消光效应，产星率与B波段星等无关却与消光正相关的事实也就得到了解释。
最后必须要说明的是，由于观测的难度，当前对红移沙漠的了解在很大程度上依赖于星系演化模型。模型需要给出不同年龄和金属丰度的星族对星系整体光度和辐射谱的贡献。这样看来，对现有光谱和测光数据的解释也存在商榷和改进的余地。
