臺北市立天文科學教育館

2025年3月19日，歐洲太空總署的歐幾里得（Euclid）任務發佈了第一批觀測數據，包括宇宙深空區域的預覽。這些數據展示了數十萬個不同形狀和大小的星系，讓我們一窺宇宙的巨大結構。這次發佈的資料以三幅拼貼影像的方式覆蓋了天空的廣大區域，還包括許多星系團、活躍星系核和瞬變現象，並透過人工智慧與公民科學的合作，對超過38萬個星系和500個重力透鏡候選者進行分類調查。歐幾里得再次展現其強大探索能力，讓我們能夠深入研究宇宙的歷史。

歐幾里得已經在天空中勘測出三個區域，最終將在這些區域進行其任務的最深入觀測。在短短一週內，已經發現了2,600萬個星系，其中最遠的距離達到105億光年。這些區域還包含一小部分明亮的類星體，可以在更遠的地方看到。在未來的幾年裡，歐幾里德將數十次觀測這三個區域，捕獲更多遙遠的星系，讓這些區域在2030年正常任務結束時變得真正「深邃」。首次瞥見的63平方度天空，相當於滿月300多倍的面積，未來該圖集將以高品質的細節覆蓋整個天空的三分之一，即約14,000平方度。在歐幾里德6年的任務中，將對每個深空區域進行30到52次觀測，每次觀測都會提高觀察這些區域的解析度，以及能夠觀測到的天體數量。

圖說：歐幾里得深空場在蓋亞和普朗克上的位置，以黃色顯示。此全天空視圖是ESA蓋亞（Gaia）任務在2018年第二次數據發布時的星圖和ESA普朗克（Planck）衛星在2014年的塵埃圖的疊加。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; ESA/Gaia/DPAC; ESA/Planck Collaboration

歐幾里得的高解析度可見光（VIS）和近紅外儀器（NISP）能精確測量數十億個星系的形狀與分布，從而描繪出宇宙網絡的結構。這些網絡由普通物質和暗物質構成，而星系就是從這些絲狀結構中形成和演化出來的，這是了解暗物質和暗能量神秘本質的重要一環，而暗物質和暗能量佔據了宇宙組成的95%。在未來6年內，歐幾里得預計拍攝15億個星系，每天產生約100GB的數據。為了有效處理這些龐大資訊，科學家結合人工智慧與公民科學家的力量，成功建立了首批包含38萬個星系的詳細目錄。該目錄由AI演算法「Zoobot」創建，透過近萬名志願者的訓練下，得以辨識星系的螺旋臂、中心棒狀結構及交互作用等特徵，這將幫助科學家了解星系的演化過程。

圖說：歐幾里得捕捉到不同形狀的星系。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre

當光線經過大質量天體時會發生扭曲，這種效應稱為重力透鏡，是歐幾里得用來揭示暗物質如何在宇宙中分佈的工具之一。當扭曲非常明顯時，就稱為強透鏡，這會造成愛因斯坦環、弧形和多重成像鏡片等特徵。這次發布的500個強重力透鏡候選者，幾乎都是前所未知的，預計到2026年底，這個數字將增至7,000個，最終可能達到10萬個，比目前所知的數量多出約100倍。歐幾里得也將能夠測量到「弱」透鏡，當背景來源的扭曲小得多時，只有透過統計方法分析大量星系才能檢測到這種細微的扭曲。在未來幾年，歐幾里得將會測量宇宙100億年歷史中數十億個星系的扭曲形狀，從而提供宇宙中暗物質分佈的3D視圖。

圖說：歐幾里得捕捉到的強重力透鏡影像。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre

截至2025年3月19日，歐幾里得已觀測約2,000平方度的天區，占總計畫範圍的14%。這次數據發布只是開端，未來將進行更大範圍的宇宙測繪，幫助科學家回答宇宙形成與演化的核心問題。第一批完整的宇宙學數據預計將於2026年10月公布，屆時將提供更深入的分析與發現。（編譯／趙瑞青）

資料來源：ESA