探索塑造宇宙的無(wú)形力量
歐幾里得深空?qǐng)鲈谏w亞和普朗克天空?qǐng)D上的位置。圖片來(lái)源：歐洲空間局
2025年3月，歐洲空間局（ESA）的歐幾里得任務(wù)發(fā)布了首批勘測(cè)數(shù)據(jù)，為科學(xué)界揭開(kāi)了深空區(qū)域的壯麗景象。此次發(fā)布的數(shù)據(jù)以三幅馬賽克圖的形式呈現(xiàn)，覆蓋了廣闊的天空區(qū)域，展示了數(shù)十萬(wàn)個(gè)形狀和大小各異的星系，并首次對(duì)380000多個(gè)星系以及500個(gè)引力透鏡候選者進(jìn)行了分類調(diào)查。
ESA科學(xué)主任卡羅爾·蒙代爾教授表示：“歐幾里得證明了自己是終極探索機(jī)器。它正在以最宏大的規(guī)模勘測(cè)星系，使我們能夠探索宇宙的歷史和塑造宇宙的無(wú)形力量。”更重要的是，這批豐富的信息為科學(xué)家們提供了一個(gè)“數(shù)據(jù)金礦”，幫助他們深入研究和解決現(xiàn)代科學(xué)中一些最有趣的問(wèn)題。
歐幾里得：翻開(kāi)宇宙圖集全新篇章
歐幾里得任務(wù)已在天空中確定了3個(gè)深空區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒊蔀槲磥?lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間天文學(xué)界的觀測(cè)核心目標(biāo)。
在初步觀測(cè)中，歐幾里得對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行了一次掃描，發(fā)現(xiàn)了2600萬(wàn)個(gè)星系。其中最遠(yuǎn)的星系距離地球達(dá)105億光年，而這些星系中還包含一小部分明亮的類星體。接下來(lái)的幾年內(nèi)，歐幾里得將對(duì)這3個(gè)區(qū)域進(jìn)行30次至52次的重復(fù)觀測(cè)，捕捉更多遙遠(yuǎn)星系的細(xì)節(jié)。預(yù)計(jì)到2030年任務(wù)結(jié)束時(shí)，這些深空區(qū)域的數(shù)據(jù)將變得極其“深入”。
而即使是首次發(fā)布的63平方度（相當(dāng)于滿月面積的300多倍）天空數(shù)據(jù)也足以讓人驚嘆。這批數(shù)據(jù)預(yù)示著歐幾里得最終完成的“宇宙地圖集”的宏大規(guī)模：高分辨率覆蓋整個(gè)天空的三分之一，即14000平方度。這張地圖不僅能涵蓋星系的分布，還包括強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象、星團(tuán)結(jié)構(gòu)以及恒星形成的詳細(xì)信息。
團(tuán)隊(duì)稱，盡管只有完成整個(gè)調(diào)查后，人們才能充分看到歐幾里得的潛力，但目前的數(shù)據(jù)已讓人們首次窺見(jiàn)那些宏偉星系的大尺度組織結(jié)構(gòu)。
人工智能：與人類聯(lián)手解析星系演化
歐幾里得任務(wù)預(yù)計(jì)將在6年內(nèi)拍攝超過(guò)15億個(gè)星系的圖像，每天返回約100GB的數(shù)據(jù)量。如此龐大的數(shù)據(jù)集給搜索、分析和編目星系帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。而人工智能（AI）算法的進(jìn)步，將發(fā)揮關(guān)鍵作用。
通過(guò)AI技術(shù)，科研團(tuán)隊(duì)能夠在幾周內(nèi)提供尖端科學(xué)成果，而過(guò)去類似規(guī)模的研究可能需要數(shù)年時(shí)間才能完成。例如，ZoobotAI算法創(chuàng)建了第一個(gè)包含超過(guò)380000個(gè)星系的詳細(xì)目錄，并根據(jù)螺旋臂、中心棒和潮汐尾等特征進(jìn)行了分類，通過(guò)這些特征可推斷出星系合并的歷史。
此次發(fā)布的首份星表僅占?xì)W幾里得任務(wù)生命周期內(nèi)預(yù)計(jì)拍攝星系總數(shù)的0.4%。然而，這一初步成果已顯示出巨大潛力。最終星表將比以往測(cè)量的星系數(shù)量至少高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，可幫助科學(xué)家解答諸如螺旋臂如何形成，以及超大質(zhì)量黑洞如何生長(zhǎng)等問(wèn)題。
歐幾里得任務(wù)被認(rèn)為是一座“數(shù)據(jù)金礦”，科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)手AI，會(huì)從中提取星系內(nèi)部結(jié)構(gòu)到外部環(huán)境的全面分析，揭示星系演化的全貌，再將星系演化研究擴(kuò)展到更大的宇宙學(xué)目標(biāo)，如暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)。
引力透鏡：揭示暗物質(zhì)分布未解之謎
引力透鏡效應(yīng)是歐幾里得任務(wù)的重要工具之一。其原理是來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光線，經(jīng)過(guò)前景中的正常物質(zhì)和暗物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲和扭曲，這種現(xiàn)象被稱為引力透鏡效應(yīng)，當(dāng)這種扭曲非常明顯時(shí)，就形成了所謂的“強(qiáng)透鏡效應(yīng)”，會(huì)產(chǎn)生愛(ài)因斯坦環(huán)、弧線和多重成像透鏡等特征。而當(dāng)背景源的扭曲程度較小時(shí)，則表現(xiàn)為“弱透鏡效應(yīng)”。
通過(guò)AI模型的初步篩選，隨后由公民科學(xué)家進(jìn)行檢查并交由專家審查和建模，歐幾里得任務(wù)于3月19日發(fā)布了第一份包含500個(gè)星系間強(qiáng)透鏡候選體的目錄——其中幾乎所有候選體都是之前未知的。
借助這些模型，歐幾里得預(yù)計(jì)還將在2026年底前捕捉到約7000個(gè)候選者，到任務(wù)結(jié)束時(shí)記錄約100000個(gè)星系間的強(qiáng)透鏡事件，這比目前已知的數(shù)量高出約100倍。
此外，歐幾里得還能通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析大量星系來(lái)檢測(cè)“弱透鏡效應(yīng)”，從而揭示宇宙中暗物質(zhì)分布的微妙變化。同時(shí)，歐幾里得也將測(cè)量100億年宇宙歷史中數(shù)十億個(gè)星系的扭曲形狀，提供宇宙中暗物質(zhì)分布的三維視圖。
歐幾里得任務(wù)主管皮埃爾·費(fèi)魯伊特總結(jié)稱，得益于其前所未有的勘測(cè)能力，歐幾里得任務(wù)正在迅速覆蓋越來(lái)越大的天空區(qū)域。此次數(shù)據(jù)發(fā)布只是一個(gè)開(kāi)始，但人們看到，歐幾里得、AI、公民科學(xué)和專家的知識(shí)，正在結(jié)合到同一個(gè)“發(fā)現(xiàn)引擎”中。
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