欧几里得开启了一个宇宙信息宝库！

2023年7月，欧几里得空间望远镜发射升空。它将对宇宙中数十亿个星系进行成像，以探索占宇宙95%的暗能量和暗物质的组成和演化。

近日，欧几里得发布了首批科学调查数据。这批数据以三幅马赛克拼图的形式呈现，覆盖了天空中的广阔区域，内容包括多个星系团、活动星系核、暂现现象，以及通过人工智能（AI）与公民科学合作完成的首批分类成果——共计超过38万个星系和500个强引力透镜候选。

欧几里得深场（北、天炉座、南）。（图/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi）

这一切为欧几里得未来深入探测“暗宇宙”所涉及的各类科研议题奠定了坚实基础。

深空三区域

欧几里得的科学观测聚焦于天空中的三个深场区域。在此次首轮观测中，它用仅一周时间完成了这三个区域的首次成像，发现了约2600万个星系，其中最遥远的星系距离地球约105亿光年。这些区域还包含少量极为明亮的类星体。

欧几里得深场在盖亚和普朗克天空地图上的位置。（图/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; ESA/Gaia/DPAC; ESA/Planck Collaboration）

在未来的几年里，欧几里得将对每个深场进行30到52次观测。随着观测逐步累积，望远镜将不断捕捉遥远而微弱的星系，构建人类历史上最深的宇宙视图之一。这些深场数据将支撑多项研究课题，包括星系结构、强引力透镜、星团分布与恒星形成等。

此外，首批数据覆盖了约63平方度的天空，相当于满月面积的300多倍。在2030年任务结束时，欧几里得将观测到三分之一天区——14,000平方度。

追踪宇宙网

为了实现科学目标，欧几里得配备了两套核心仪器：

可见光仪器（VIS）用于高分辨率测量数十亿星系的形态与分布；

近红外频谱仪和光度计（NISP）则用于测定星系的距离与质量，是构建三维宇宙图谱的关键。

这些最新图像已经展现了成千上万星系的细节，也初步揭示了它们在宇宙网中的分布方式。这些由普通物质与暗物质交织而成的宇宙丝状结构，是星系形成与演化的摇篮，理解它们的分布对揭示暗物质和暗能量的本质至关重要。

欧几里得深场南，16倍变焦与70倍变焦。（图/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi）

不过，研究人员指出，要想真正从宇宙网的大尺度结构中理解暗物质与暗能量，欧几里得必须完成整个调查。但值得庆幸的是，首次发布的数据就已经足以为天文学家提供前所未有的洞察，帮助揭示星系形成的时间序列与机制。

分类38万个星系

欧几里得预计在任务期间捕捉超过15亿个星系图像，并每天传回约100 GB的数据。如此庞大的数据量带来了巨大的科研潜力，也对星系的搜索、分析与编目提出了前所未有的挑战。

为此，人工智能（AI）已成为不可或缺的工具。借助先进算法，科学家如今能在数周内完成过去需要数年才能完成的分析工作。

这种合作的代表性成果之一，就是AI模型“Zoobot”与9976名“银河动物园”（Galaxy Zoo）的公民科学志愿者共同建立的星系表。在为期一个月的密集活动中，志愿者通过标注欧几里得图像，帮助AI识别螺旋臂、棒状核与潮汐尾迹等结构特征，最终完成了超38万个星系的详细形态分类。

欧几里得捕捉到的不同形状的星系。天文学家正在从内到外观察星系——既看它们的内部结构如何主导演化，也关注外部环境如何塑造其长期变化。（图/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre）

值得注意的是，这份星系表仅占欧几里得最终数据量的0.4%。未来的分类将比现有最大数据库多出至少一个数量级，有助于科学家回答诸如旋臂如何形成、超大质量黑洞如何演化等关键问题。

引力透镜

当遥远星系发出的光穿越前景中的物质和暗物质时，其路径会因引力弯曲而发生图像畸变，这就是引力透镜效应。它将是欧几里得用于揭示暗物质分布的重要方法。

在某些情况下，畸变极为明显，形成所谓的强引力透镜，可呈现出爱因斯坦环、弧与多重像等特征。借助AI初步筛选、公民科学复核与专家建模，研究团队已经整理出500个此前未知的强引力透镜候选。