仅0.4%的进展 欧几里得的暗宇宙地图就已揭示了2600万个星系

欧几里得首次发布深空数据，为宇宙打开了一扇新的窗户，揭示了数百万个以前从未见过的星系、引力透镜和宇宙结构。这项任务将尖端人工智能与公民科学相结合，迅速解密宇宙的隐藏结构：揭示星系如何形成、演化以及如何与主宰我们宇宙的神秘暗物质和暗能量相互作用。Euclid 的任务才刚刚完成一小部分，它就改变了我们看待宇宙的方式。

这幅图显示了欧几里得深空场（黄色）的位置。这幅全天视图是 ESA Gaia 于 2018 年第二次发布数据的星图和 ESA Planck 于 2014 年发布的尘埃图的叠加。天空显示在银河系坐标系中，明亮的水平带对应于我们银河系的平面，其中大多数恒星都位于此处。来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA；ESA/Gaia/DPAC；ESA/Planck Collaboration

2025 年 3 月 19 日，欧洲航天局的欧几里得任务发布了其首组调查数据，为深空观测提供了初步信息。这些图像展示了数十万个形状和大小各异的星系，为星系在宇宙网络中的大规模排列方式提供了惊人的预览。

欧几里得首次发布的数据覆盖了天空的三大区域，并以详细的马赛克形式捕捉。除了全景图像外，此次发布的数据还展示了数千个星系团、活跃星系核和转瞬即逝的宇宙事件。它还包括对超过 380，000 个星系和 500 个引力透镜候选者的首次分类调查，这些星系和候选者是通过人工智能和公民科学家之间的强大合作确定的。这些发现共同为欧几里得旨在探索的有关黑暗宇宙的许多科学问题奠定了基础。

“欧几里得再次证明了自己是终极探索机器。它正在以最宏大的规模勘测星系，使我们能够探索宇宙的历史和塑造宇宙的无形力量，”欧空局科学主任卡罗尔·蒙代尔教授说。

“随着欧几里得调查的第一批数据的发布，我们正在为科学家解锁大量信息，帮助他们深入研究和解决现代科学中一些最有趣的问题。ESA 借此履行了其为子孙后代推动科学进步的承诺。”

动画显示了未来六年欧几里得广域（蓝色）和深域（黄色）巡天将覆盖的天空区域的位置。天空以银河系坐标系显示，明亮的水平带对应于我们银河系的平面，其中大部分恒星都位于该平面。

欧几里得望远镜已经勘察出天空中的三个区域，最终将为此次任务提供最深入的观测。在短短一周的观测中，欧几里得望远镜对每个区域进行了一次扫描，已经发现了 2600 万个星系。其中最远的星系距离我们 105 亿光年。

这些区域还包含一小部分明亮的类星体，它们可以在更远的地方看到。在未来几年里，欧几里得将数十次飞越这三个区域，捕捉更多遥远的星系，使这些区域在 2030 年正常任务结束时真正“深邃”。

但首次瞥见 63 平方度的天空，相当于满月的 300 多倍，已经让人对任务完成后欧几里得宇宙地图的规模有了令人印象深刻的预览。这张地图将以高质量的细节覆盖整个天空的三分之一——14000 平方度。

这是欧几里得深空南极。仅经过一次观测，这架太空望远镜就已在此区域发现了超过 1100 万个星系。未来几年，欧几里得将对该区域进行更多观测，以达到其最大深度。从图像中可以看到宇宙的大尺度结构。这是星系沿着所谓的“宇宙网”的组织。这个网络由巨大的星系团组成，它们通过气体和不可见的暗物质相互连接。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图像处理由 J.-C. Cuillandre、E. Bertin、G. Anselmi 完成

“令人印象深刻的是，对深空区域的一次观测已经为我们提供了丰富的数据，可用于天文学的各种目的：从星系形状到强透镜、星团和恒星形成等等，”ESA 欧几里得项目科学家 Valeria Pettorino 说。“在欧几里得六年的任务中，我们将对每个深空区域进行 30 到 52 次观测，每次观测都会提高我们观察这些区域的分辨率，以及我们设法观察到的物体数量。想想等待我们的发现吧。”

这幅图像显示了欧几里得深空南区的一部分。与大马赛克相比，该区域放大了 16 倍。该区域可以看到许多星系，由于它们的年龄和距离不同，它们的形状和颜色也各不相同。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图像处理由 J.-C. Cuillandre、E. Bertin、G. Anselmi 完成

为了解答这些谜团，欧几里得利用其高分辨率可见光成像仪 (VIS) 非常精确地测量了数十亿个星系的形状和分布，而其近红外仪器 (NISP)对于确定星系的距离和质量至关重要。新图像已经展示了数十万个星系的这种能力，并开始暗示这些星系在宇宙之网中的大规模组织。这些普通物质和暗物质的细丝遍布宇宙，星系由此形成和演化。这是理解暗物质和暗能量神秘性质的关键一环，它们似乎共同构成了宇宙的 95%。

这幅图像显示了欧几里得深空南区的一部分。与大马赛克相比，该区域被放大了 70 倍。这幅图像中可以看到各种巨大的星系团，以及星系团内的光和引力透镜。靠近中心的星系团被称为 J041110.98-481939.3，距离我们近 60 亿光年。来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图像处理由 J.-C. Cuillandre、E. Bertin、G. Anselmi 完成

“只有完成整个调查后，欧几里得才能充分发挥其从宇宙网大尺度结构中了解更多有关暗物质和暗能量的潜力。然而，首次发布的数据量已经让我们首次有机会一窥星系的大尺度组织，我们可以利用这些数据了解更多有关星系随时间形成的信息，”欧几里得联盟科学家、法国巴黎天体物理研究所数据处理专家 Clotilde Laigle 说道。

这幅图像展示了不同形状的星系样本，均由欧几里得在首次观测深空区域时拍摄。作为数据发布的一部分，一份包含超过 380，000 个星系的详细目录已发布，这些星系已根据螺旋臂、中心棒和潮汐尾等特征进行分类，这些特征表明星系正在合并。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图像处理由 M. Walmsley、M. Huertas-Company 和 J.-C. Cuillandre 完成

欧几里得预计将在六年内拍摄超过 15 亿个星系的图像，每天发回约 100 GB 的数据。如此庞大的数据集创造了令人难以置信的发现机会，但在搜索、分析和编目星系方面也面临巨大挑战。人工智能 (AI) 算法的进步与数千名人类公民科学志愿者和专家的合作发挥着关键作用。

“就如何应对大规模天文学调查而言，我们正处于一个关键时刻。人工智能是我们充分利用欧几里得庞大数据集过程中一个基本且必要的部分，”加拿大多伦多大学欧几里得联盟科学家 Mike Walmsley 说道，他过去十年一直深度参与天文深度学习算法的研究。

“我们在提供测量数据的同时，也在开发工具。通过这种方式，我们可以在几周内提供尖端科学成果，而过去对这类大型调查的分析则需要耗费数年时间，”他补充道。

这是欧几里得深空北区的放大图，显示了猫眼星云位于图像中心，距离我们约 3000 光年。这个星云也被称为 NGC 6543，是垂死恒星的动态和晚期演化的视觉“化石记录”。这颗垂死恒星正在脱落其外部的彩色外壳。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图片处理者：J.-C. Cuillandre、E. Bertin、G. Anselmi

这项工作的一个重要里程碑是第一个详细的 380，000 多个星系目录，这些星系根据螺旋臂、中心棒和潮汐尾等特征进行分类，这些特征可以推断出合并星系。该目录由“Zoobot”人工智能算法创建。在去年为期一个月的星系动物园密集活动中，9976 名人类志愿者共同努力，通过对欧几里得图像进行分类，教会 Zoobot 识别星系特征。

今天发布的第一份目录仅占欧几里得望远镜生命周期内预计拍摄的具有类似分辨率的星系总数的 0.4%。最终的目录将呈现比以往测量的星系至少多一个数量级的详细形态，帮助科学家解答诸如螺旋臂如何形成以及超大质量黑洞如何生长等问题。

克洛蒂尔德补充道：“我们从内到外观察星系，从它们的内部结构如何控制它们的演化到外部环境如何影响它们随时间的转变。”

“欧几里得是一座数据金矿，其影响将是深远的，从星系演化到更大的宇宙学目标。”

这张图片展示了欧几里得在深空区域首次观测时捕捉到的引力透镜的例子。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，图片处理由 M. Walmsley、M. Huertas-Company 和 J.-C. Cuillandre 完成

从遥远星系向我们传播的光被前景中的正常物质和暗物质弯曲和扭曲。这种效应称为引力透镜，它是欧几里得用来揭示暗物质如何分布在宇宙中的工具之一。

当这种扭曲非常明显时，就被称为“强透镜效应”，它会产生爱因斯坦环、弧线和多重成像透镜等特征。

当我们用望远镜观察遥远星系时，它的光在向我们发出的途中可能会遇到另一个星系。前景星系就像一个放大镜，由于其引力而使行进的光线弯曲。这被称为引力透镜。如果背景星系、透镜星系和望远镜完全对齐，图像就会呈现为一个环——称为爱因斯坦环。爱因斯坦环最早是由爱因斯坦在他的广义相对论中提出的。图片来源：ESA

今天，通过人工智能模型的初步扫描，随后进行公民科学检查、专家审查和建模，发布了第一份包含 500 个星系间强透镜候选体的目录，其中几乎所有候选体都是之前未知的。这种类型的透镜现象发生在前景星系及其暗物质晕充当透镜时，会扭曲沿视线朝向欧几里得的背景星系图像。

在这些模型的帮助下，欧几里得将在计划于 2026 年底发布的重大宇宙学数据中捕捉到大约 7000 个候选者，并在任务结束时捕捉到大约 100，000 个星系间强透镜，比目前已知的数量多出约 100 倍。

为了进一步了解暗宇宙，欧空局的欧几里得望远镜将测量一种被称为“弱透镜”的现象，该现象基于引力透镜的原理。图片来源：欧空局

当背景源的扭曲程度小得多时，欧几里得还能测量“弱”透镜效应。只有通过统计分析大量星系，才能检测到这种微妙的扭曲。未来几年，欧几里得将测量 100 亿年宇宙历史中数十亿个星系的扭曲形状，从而提供宇宙中暗物质分布的 3D 视图。

欧空局欧几里得任务经理皮埃尔·费鲁伊特 (Pierre Ferruit) 表示：“得益于其前所未有的勘测能力，欧几里得正在非常迅速地覆盖越来越大的天空区域。”费鲁伊特现居于欧空局位于西班牙的欧洲空间天文学中心 (ESAC)，该中心是天文学科学档案馆的所在地，欧几里得的数据将在此提供。

“此次数据发布凸显了我们的巨大潜力，我们将欧几里得、人工智能、公民科学和专家的优势结合到一个发现引擎中，这对于处理欧几里得返回的大量数据至关重要。”

截至 2025 年 3 月 19 日，欧几里得观测面积约为 2000 平方度，约占总勘测面积（14000 平方度）的 14%。三个深层区域合计面积为 63.1 平方度。

欧几里得“快速”发布，例如 3 月 19 日的发布，针对的是选定区域，旨在展示随后主要数据发布中预期的数据产品，并让科学家在准备过程中磨练他们的数据分析工具。该任务的第一批宇宙学数据将于 2026 年 10 月向社区发布。在深空位置的多次额外飞行中积累的数据将包含在 2026 年的发布中。

从 3 月 19 日 12:00（欧洲中部时间）起，您可以在 ESASky 中探索这三个深场预览：

欧几里得深场南

欧几里得深场天顶

欧几里得深场北部

2025 年 3 月 19 日发布的数据在多篇科学论文中进行了描述，这些论文尚未经过同行评审，但将提交给《天文学与天体物理学》杂志。论文的预印本可在此处获取。

编译自/ScitechDaily