欧几里得太空望远镜首次提供科学图像 追踪宇宙的黑暗面

欧几里得的优势在于它的多样性：欧几里得大图像平面的这一小部分显示了英仙座星系团的细节。在2.4亿光年的距离上，可以清晰地辨认出前景中作为星系团一部分的各种类型和形状的星系，以及背景中一系列微弱、弥漫的光点--在欧几里得成像之前，这些星系的光线已经传播了数十亿年。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Image Processing by J.-C.Cuillandre, G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO

这幅画描绘的是欧空局的欧几里得（Euclid）航天器。欧几里得号是一项开创性的任务，旨在观测数十亿个微弱的星系，研究宇宙加速膨胀的起源，以及暗能量、暗物质和引力的神秘本质。图片来源：欧空局

这些图像是将其两台仪器的数据结合在一起的结果：VIS（可见光仪器）和NISP（近红外摄谱仪和光度计）旨在利用大面积探测器捕捉可见光和近红外线。

欧几里德望远镜最重要的任务是对宇宙进行最详细的三维测绘，从而揭开宇宙的一些秘密。包括马克斯-普朗克天文学和地外物理学研究所在内的欧几里得联合会德国成员开发了望远镜的关键技术组件。他们还为管理庞大的数据流提供后勤服务，并确保公布数据的质量。

追踪暗物质这幅来自欧几里德的图像是第一次在如此大的图像截面上同时捕捉到英仙座星系团中如此多的星系，而且细节如此丰富。这幅图像显示了属于英仙座星系团的 1000 个星系，英仙座星系团是宇宙中质量最大的结构之一。在背景中还可以看到距离更远的其他 5 万多个星系。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

以前的太空望远镜，如哈勃望远镜或詹姆斯-韦伯望远镜，都是为了详细观测天空中非常小的区域而建造的。而欧几里德望远镜则以同样高的图像质量拓宽了视野：得益于其大型光学系统、灵敏的仪器以及位于地球大气层之外的位置，它能在相对较短的观测时间内提供大片天空的图像，这些图像也非常清晰，并包含了遥远星系的微弱光线。

通过发布的图像，欧几里得联盟成员利用五个选定的天体展示了欧几里得的全部潜能。每幅图像覆盖的区域比满月稍大。到任务结束时，大约有 40000 个这样的图像部分将被合并，形成天空中约 14,000 平方度的广阔区域。这占整个天空的三分之一，不包括我们自己的银河系。

一个让人联想起我们银河系的星系：IC 342 星系距离我们 1100 万光年，在天空中看起来和满月差不多大。在运行过程中，Euclid 将对数十亿个其他星系进行成像，这些星系甚至比 IC 342 更遥远，它们揭示了暗物质和暗能量的无形影响。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

现已发布的图像清楚地表明了一点：每张图像都将是一座宝库，让人们对单个恒星、银河系或遥远星系的物理学有新的认识。

位于慕尼黑附近加兴的马克斯-普朗克地外物理研究所和慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的 Maximilian Fabricius 说："这台望远镜将收集大量数据，探测到比以前更多的天体。我们都需要适应欧几里得将提供的大量信息"。

有深度的快照：这个图像截面比英仙座星团的整体图像小 200 倍左右，能让人感受到前景英仙座星团壮丽图像所掩盖的细节。带有六个星形"尖峰"的最亮点是前景中银河系的恒星。在这些恒星之间有许多漫射的微红色斑块，它们是宇宙早期的星系。有些星系距离我们非常遥远，以至于它们的光线需要 100 亿年才能到达我们这里。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

英仙座星系团就是一个例子。这些星系团是宇宙中一些最大、最庞大的结构。如果没有暗物质网络，这里描述的星系将均匀地分布在天空中。

马克斯-普朗克地外物理研究所和路德维希-马克西米利大学的科学家马蒂亚斯-克鲁格解释说："利用欧几里德望远镜的巨大视场和超高的灵敏度，可以测量英仙座星系团中的星系，直至它们最外围和最暗淡的区域。"

在同一张图片中，还有其他与英仙座星团无关的星系。由于光的传播速度是有限的，在宇宙中看得越远，发现的星系就越古老，处于不同发展阶段的星系也就越多。这些丰富的信息将大大有助于研究人员了解以星系的大量碰撞和合并为标志的宇宙早期"。

银河系附近的一个奇异星系：不规则星系NGC 6822是矮星系的一个例子，它不像我们的银河系那样有适当的旋臂。这种星系被认为是附近年轻宇宙中成熟星系的组成部分，欧几里得将绘制出完整的宇宙地图。如果你仔细观察，就能辨认出单个恒星，甚至超新星残骸。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

我们的宇宙中约有 95% 似乎由神秘的"暗"元素组成，它们在英仙座星系团的形成过程中也发挥了作用。暗物质决定着星系之间和星系内部的引力效应，最初减缓了宇宙的膨胀，而暗能量则推动着宇宙目前的加速膨胀。

然而，暗物质和暗能量的本质仍然难以捉摸。科学家们所知道的是，这些物质会使望远镜观测到的物体的外观和运动发生微妙的变化。为了探测"暗"对可见宇宙的影响，欧几里得号将在未来六年内观测 100 亿光年外数十亿星系的形状、距离和运动。

在这里，来自 NIST 红外仪器的光谱信息得到了来自地面望远镜的光学光谱的补充，这将非常精确地确定欧几里得所拍摄星系的距离和运动情况，并将欧几里得的二维照片转化为有史以来最全面的可见宇宙三维地图。

欧几里得号是欧洲航天局（ESA）的一项太空任务，美国国家航空航天局（NASA）为该任务做出了贡献。它是欧空局宇宙视野计划的一部分。

VIS 和 NISP 相机是由来自 17 个国家的科学家和工程师联合开发和制造的，其中许多来自欧洲，但也有美国、加拿大和日本。在德国，海德堡马克斯-普朗克天文学研究所、加兴马克斯-普朗克地外物理学研究所、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、波恩大学、波鸿鲁尔大学和波恩德国航空航天中心的德国航天局都参与了这项工作。

德国航天中心的德国航天局负责协调德国对欧空局的贡献，并为参与的德国研究机构提供资金。德国是欧空局科学计划的最大贡献者，约占 21%。

编译自/ScitechDaily