歐幾里德是歐空局在美國國家航空暨太空總署支持下執行的一項任務，旨在繪製天空地圖並研究暗物質和暗能量。它的新圖像和數據揭示了包括自由浮游行星和褐矮星在內的重大科學發現，增進了我們對宇宙的了解。

Messier 78 是一個恆星形成的苗圃，被星際塵埃籠罩，距離地球1300 光年。歐幾里德利用其紅外線攝影機，首次揭示了恆星形成的隱藏區域，並以前所未有的細節繪製了複雜的氣體和塵埃細絲。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 影像處理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License

歐幾里德任務發布了五張新圖片，展示了太空望遠鏡探索兩大宇宙奧秘的能力：暗物質和暗能量。暗物質是一種看不見的物質，在宇宙中比”常規”物質常見五倍，但成分不明。 “暗能量”是對導致宇宙膨脹越來越快的未知來源的稱呼。歐幾里德任務由歐洲太空總署（ESA）領導，美國國家航空暨太空總署（NASA）也提供了幫助、

到2030 年，”歐幾里德”將繪製出一張覆蓋近三分之一天空的宇宙地圖，其視野範圍遠遠超過美國國家航空航天局（NASA）的哈伯和詹姆斯-韋伯太空望遠鏡。屆時，科學家將以前所未有的高精度繪製出暗物質的存在圖。他們還可以利用這張地圖來研究暗能量的強度是如何隨著時間的推移而變化的。

由歐空局歐幾裡得望遠鏡拍攝的星系團Abell 2764（右上角）包含數百個星系。星系團外的區域也包含了遙遠的星系，這些星系看起來就像宇宙只有7 億歲時的樣子。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 影像處理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License

這五張新照片展示了大小不一的景象–從銀河系中的恆星形成區到數百個星系團–它們是在歐幾里德2023年7月發射後不久拍攝的，是其早期發布觀測計劃的一部分。去年，在科學家對數據進行分析之前，這項任務發布了該計劃中的五個圖像，作為歐幾里德計畫的預覽。

新圖像、相關科學論文和數據可在歐幾里德網站上查閱。有關這些發現的歐空局預錄節目可在歐空局電視台和YouTube上觀看。

美國國家航空暨太空總署（NASA）即將發射的南希-格蕾絲-羅曼太空望遠鏡的任務規劃人員將利用歐幾裡得的發現為羅曼的暗能量補充工作提供資訊。科學家將利用靈敏度和銳利度更高的羅曼望遠鏡，透過研究更暗、更遙遠的星系來擴展歐幾里德望遠鏡所能實現的科學研究。

歐幾裡得視角下的多拉多星系群顯示出星系相互作用和合併的跡象。朦朧的白色和黃色物質外殼，以及延伸至太空的彎曲”尾巴”，都是星系間引力相互作用的證據。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 影像處理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License

歐幾裡得將幫助科學家研究暗物質的方法之一，就是觀察這一神秘現像如何扭曲來自遙遠星系的光線，就像在其中一幅以名為Abell 2390 的星系團為特色的新圖像中看到的那樣。星系團的質量（包括暗物質）在空間中形成了曲線。當來自更遙遠星系的光線經過這些曲線時，會出現彎曲或弧形，就像光線穿過舊窗戶上扭曲的玻璃一樣。有時，這種彎曲非常強烈，會形成環狀、明顯的弧形或同一星系的多個影像–這種現象稱為強重力透鏡。

有興趣探索暗能量效應的科學家將主要尋找一種更微妙的效應，即弱重力透鏡效應，這種效應需要詳細的電腦分析才能探測到，並揭示更小的暗物質團塊的存在。透過繪製暗物質圖並追蹤這些團塊如何隨時間演變，科學家將研究暗能量的外向加速如何改變了暗物質的分佈。

在這張距離地球27 億光年的星系團Abell 2390 的圖像中，可以看到5 萬多個星系。在影像中心附近，有些星系顯得模糊而彎曲，這種效應稱為強引力透鏡效應，可以用來偵測暗物質。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 影像處理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License

南加州噴射推進實驗室的NASA歐幾里德計畫科學家麥克-塞弗特（Mike Seiffert）說：「由於暗能量是一種相對較弱的效應，我們需要進行更大規模的調查，以獲得更多的數據和更好的統計精度。 我們無法放大一個星系並對其進行詳細研究，需要觀察更大的區域，但仍然能夠探測到這些微妙的影響。幾里德這樣的專業太空望遠鏡。

望遠鏡使用兩台探測不同波長光線的儀器：可見光成像儀（VIS）和近紅外線分光光度計（NISP）。前景星系發出的可見光波長（人眼可以感知的波長）較多，而背景星系的紅外線波長通常較亮。

“用這兩種儀器觀測星系團，可以讓我們看到距離範圍更廣的星系，這比我們單獨使用可見光或紅外線儀器所能看到的距離都要廣，”JPL的傑森-羅茲（ JasonRhodes）說，他是NASA歐幾里德暗能量科學團隊的首席研究員。 “而且，Euclid 拍攝這類深度、廣度和高解析度影像的速度比其他望遠鏡快數百倍。

歐幾裡得的大視野捕捉了NGC 6744 星系的全貌，並向天文學家展示了恆星形成的關鍵區域。形成恆星是星系生長和演化的主要方式，因此這些研究對於了解星系為何會呈現這樣的面貌至關重要。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 影像處理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License

雖然暗物質和暗能量是歐幾里德的核心。這項任務還有其他多種天文應用。例如，歐幾里德的大面積天空圖可以用來發現暗淡的天體，觀測宇宙天體的變化，如恆星亮度的變化。歐幾裡得的新科學成果包括探測到自由浮游行星（不圍繞恆星運行的行星），這些行星由於微弱而難以發現。此外，數據還揭示了新發現的褐矮星。這些天體被認為是像恆星一樣形成的，但還沒有大到足以在其內核中開始核融合，它們凸顯了恆星和行星之間的差異。

現在發表的數據、圖像和科學論文標誌著歐幾里德號科學成果的開端，它們展示了該任務主要目標之外的令人驚嘆的科學多樣性，塞弗特說，”我們已經從歐幾裡得號的廣闊視野中看到了研究單一行星、銀河系特徵和大宇宙結構的成果。跟上所有的發展，既令人激動，又有點不知所措。

美國國家航空暨太空總署支持的三個科學小組為歐幾里德任務做出了貢獻。除了為Euclid的近紅外線分光計和光度計（NISP）儀器設計和製造感測器晶片電子設備外，JPL還領導了NISP探測器的採購和交付工作。這些探測器和感測器晶片電子設備在馬裡蘭州格林貝爾特戈達德太空飛行中心的NASA 探測器特性實驗室進行了測試。位於加州帕薩迪納的加州理工學院歐幾里德IPAC（ENSCI）NASA科學中心將對科學數據進行存檔，並為美國的科學調查提供支援。 JPL 是加州理工學院的一個分支。

編譯來源：ScitechDaily