2023年7月，歐幾里得空間望遠鏡發射升空。它將對宇宙中數十億個星系進行成像，以探索占宇宙95%的暗能量和暗物質的組成和演化。

近日，歐幾里得發布了首批科學調查數據。這批數據以三幅馬賽克拼圖的形式呈現，覆蓋了天空中的廣闊區域，內容包括多個星系團、活動星系核、暫現現象，以及通過人工智能（AI）與公民科學合作完成的首批分類成果——共計超過38萬個星系和500個強引力透鏡候選。

歐幾里得深場（北、天爐座、南）。（圖/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi）

這一切為歐幾里得未來深入探測“暗宇宙”所涉及的各類科研議題奠定了堅實基礎。

深空三區域

歐幾里得的科學觀測聚焦于天空中的三個深場區域。在此次首輪觀測中，它用僅一周時間完成了這三個區域的首次成像，發現了約2600萬個星系，其中最遙遠的星系距離地球約105億光年。這些區域還包含少量極為明亮的類星體。

歐幾里得深場在蓋亞和普朗克天空地圖上的位置。（圖/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; ESA/Gaia/DPAC; ESA/Planck Collaboration）

在未來的幾年里，歐幾里得將對每個深場進行30到52次觀測。隨著觀測逐步累積，望遠鏡將不斷捕捉遙遠而微弱的星系，構建人類歷史上最深的宇宙視圖之一。這些深場數據將支撐多項研究課題，包括星系結構、強引力透鏡、星團分布與恒星形成等。

此外，首批數據覆蓋了約63平方度的天空，相當于滿月面積的300多倍。在2030年任務結束時，歐幾里得將觀測到三分之一天區——14,000平方度。

追蹤宇宙網

為了實現科學目標，歐幾里得配備了兩套核心儀器：

• 可見光儀器（VIS）用于高分辨率測量數十億星系的形態與分布；

• 近紅外頻譜儀和光度計（NISP）則用于測定星系的距離與質量，是構建三維宇宙圖譜的關鍵。

這些最新圖像已經展現了成千上萬星系的細節，也初步揭示了它們在宇宙網中的分布方式。這些由普通物質與暗物質交織而成的宇宙絲狀結構，是星系形成與演化的搖籃，理解它們的分布對揭示暗物質和暗能量的本質至關重要。

歐幾里得深場南，16倍變焦與70倍變焦。（圖/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi）

不過，研究人員指出，要想真正從宇宙網的大尺度結構中理解暗物質與暗能量，歐幾里得必須完成整個調查。但值得慶幸的是，首次發布的數據就已經足以為天文學家提供前所未有的洞察，幫助揭示星系形成的時間序列與機制。

分類38萬個星系

歐幾里得預計在任務期間捕捉超過15億個星系圖像，并每天傳回約100 GB的數據。如此龐大的數據量帶來了巨大的科研潛力，也對星系的搜索、分析與編目提出了前所未有的挑戰。

為此，人工智能（AI）已成為不可或缺的工具。借助先進算法，科學家如今能在數周內完成過去需要數年才能完成的分析工作。

這種合作的代表性成果之一，就是AI模型“Zoobot”與9976名“銀河動物園”（Galaxy Zoo）的公民科學志愿者共同建立的星系表。在為期一個月的密集活動中，志愿者通過標注歐幾里得圖像，幫助AI識別螺旋臂、棒狀核與潮汐尾跡等結構特征，最終完成了超38萬個星系的詳細形態分類。

歐幾里得捕捉到的不同形狀的星系。天文學家正在從內到外觀察星系——既看它們的內部結構如何主導演化，也關注外部環境如何塑造其長期變化。（圖/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre）

值得注意的是，這份星系表僅占歐幾里得最終數據量的0.4%。未來的分類將比現有最大數據庫多出至少一個數量級，有助于科學家回答諸如旋臂如何形成、超大質量黑洞如何演化等關鍵問題。

引力透鏡

當遙遠星系發出的光穿越前景中的物質和暗物質時，其路徑會因引力彎曲而發生圖像畸變，這就是引力透鏡效應。它將是歐幾里得用于揭示暗物質分布的重要方法。

在某些情況下，畸變極為明顯，形成所謂的強引力透鏡，可呈現出愛因斯坦環、弧與多重像等特征。借助AI初步篩選、公民科學復核與專家建模，研究團隊已經整理出500個此前未知的強引力透鏡候選。

歐幾里得捕捉到的強引力透鏡。（圖/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre）

預計到2026年年底主要宇宙學數據發布時，歐幾里得將識別出約7000個此類候選。整個任務結束時，這一數字將達到約10萬個，是目前已知強引力透鏡數量的100倍。

歐幾里得還將測量更微妙的弱引力透鏡，即當圖像畸變很小，僅能通過統計大量星系數據加以辨識的現象。這將幫助天文學家建立橫跨百億年宇宙歷史的三維暗物質分布圖。

一個強大的發現引擎

這次，歐幾里得、人工智能、公民科學與專業知識，共同整合成了一個強大的“發現引擎”，為解讀海量宇宙數據打開了嶄新通道。屬于歐幾里得的旅程才剛剛開始，而它帶來的科學發現，將在未來數年乃至數十年間持續回響。

#參考來源：

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Euclid_opens_data_treasure_trove_offers_glimpse_of_deep_fields

https://www.mpg.de/24349746/euclid-data-release

https://physics.aps.org/articles/v18/64

#圖片來源：

封面圖&首圖：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. An-selmi