欧几里得望远镜：揭开宇宙加速膨胀之谜，欧几里得探索宇宙：追踪暗能量与暗物质

本文聚焦于欧几里得太空望远镜的使命与成果。它在美国宇航局等支持下，通过捕捉数十亿个星系全景图，助力科学家探究宇宙加速膨胀的原因，绘制宇宙3D地图，研究暗能量和暗物质对宇宙的影响，还介绍了相关数据发布情况及任务的国际合作背景。

在浩瀚宇宙的探索征程中，欧几里得太空望远镜正肩负着一项重大使命，它试图解开宇宙中最大的谜团之一：为何宇宙的膨胀速度越来越快？在美国宇航局的有力协助下，这架先进的太空望远镜成功捕捉到数十亿个星系的全景图像，为科学家们打开了一扇通往遥远过去的窗口。

这张令人惊叹的图片展示了各种不同形状的星系样本，它们均是欧几里得在首次观测深空区域时拍摄所得。

研究人员巧妙地利用那些经过数十亿年才抵达地球的光线，致力于绘制宇宙的3D地图。其目的是追踪一种被称为暗能量的神秘力量。在这个过程中，他们通过引力透镜的方法来描绘看不见的暗物质，期望借此揭示这些宇宙成分是如何塑造从星系到宇宙最终命运的一切。

欧几里得任务由欧洲航天局（ESA）牵头主导，美国宇航局提供重要支持。该任务的核心目标是深入探究宇宙加速膨胀这一重大谜团。科学家们将导致这种加速膨胀背后的未知力量命名为暗能量，而欧几里得的任务就是通过拍摄空间和时间维度上数十亿个星系的图像，来更深入地理解暗能量的本质。

3月19日，欧洲航天局向公众发布了早期任务数据的预览。此次首次发布被形容为一次“快速浏览”，重点聚焦于天空的选定区域。它不仅首次展示了欧几里得望远镜的强大功能，还帮助研究人员对他们的工具和技术进行微调，以便更好地分析未来更大规模的数据集。

这里展示的是欧几里得任务所观测的深空南部区域的全貌。该区域在天空中大约占据28.1平方度的范围。在为期6年的主要任务期间，欧几里得将总共花费约40周的时间来观测该区域以及另外两个深空区域。

新公布的数据包含了对欧几里得三个“深空区”的观测结果。这些区域是望远镜进行最深远观测的天空区域。尽管预览仅涵盖了一周的观测时间，但已经囊括了2600万个星系，其中一些星系距离我们超过105亿光年。

欧几里得望远镜于2023年7月成功发射。预计在其为期六年的主要任务期间，它将观测超过15亿个星系。到任务结束时，它将用大约40周的时间来观测深空场，随着时间的推移不断收集更多的光线，这就如同让相机快门长时间打开，从而在弱光环境下捕捉到更清晰的图像。这样的方式将使科学家能够观测到比以往更暗、更遥远的星系。

这幅图像展示了欧几里得深空南区大约1.5%的部分。这是望远镜在其主要任务期间将进行超过40周观测的三个天空区域之一，主要用于发现那些暗淡而遥远的星系。中心附近有一个星系团，它距离地球近60亿光年。

回顾1995年，美国宇航局的哈勃太空望远镜首次进行深空观测，其结果令人震惊，显示出宇宙中星系的数量远远超过预期。而欧几里得望远镜的最终目标并非仅仅是发现新的星系，而是利用对这些星系的观测，深入研究暗能量的影响在宇宙历史进程中是如何变化的。

具体而言，科学家们迫切想知道随着时间的推移，宇宙的膨胀速度究竟增加了多少或者减慢了多少。无论最终的答案是什么，这些信息都将为这一神秘现象的根本性质提供全新的线索。值得一提的是，美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜计划于2027年发射，它也将对大片天空进行观测，以研究暗能量，从而对欧几里得的观测结果进行补充。

这幅图呈现了欧几里得深空南区的一部分。与大马赛克图像相比，该区域被放大了70倍。在这幅图中，可以清晰地看到各种巨大的星系团，以及星系团内的光线和引力透镜现象。靠近中心的星系团被命名为J041110.98 - 481939.3，距离我们近60亿光年。

为了深入研究暗能量在整个宇宙历史中的影响，天文学家计划利用欧几里得望远镜绘制宇宙中所有物质的详细3D地图。通过这些地图，他们希望能够测量出暗能量促使星系和大块物质相互远离的速度，同时还想测量过去不同时间点的宇宙膨胀率。这之所以可行，是因为来自遥远物体的光需要一定的时间才能穿越太空。当天文学家观测遥远的星系时，他们实际上看到的是这些物体过去的样子。

举个例子，距离我们100光年的物体，我们看到的样子其实和它100年前是一样的。这就好比收到一封花费了100年才送达的信，信中包含的是写信当时的信息。通过绘制不同距离物体的地图，科学家就能够观察到宇宙随着时间的推移发生了怎样的变化，包括暗能量的影响可能出现的变化。

然而，恒星、星系以及所有能够发射和反射光的“正常”物质，仅仅占据了宇宙中所有物质的大约五分之一。其余的部分被称为“暗物质”，这是一种既不发射也不反射光的神秘物质。为了准确测量暗能量对宇宙的影响，天文学家必须将暗物质纳入他们的地图之中。

欧几里得深空场的位置在欧空局盖亚和普朗克任务的全天空视图中以黄色标记出来。明亮的水平带代表的是我们银河系的平面。在右下角突出显示的两个区域中，欧几里得深空场南部位于左侧。

尽管暗物质本身是看不见的，但其影响可以通过引力透镜效应来进行测量。正常物质和暗物质的质量都会在空间中产生弯曲，当向地球传播的光遇到这些弯曲时，就会发生弯曲或扭曲。实际上，来自遥远星系的光甚至可以弯曲到形成弧线、完整的圆圈（即爱因斯坦环），甚至是同一星系的多个图像，就如同光穿过玻璃透镜一样。

在大多数情况下，引力透镜效应会非常微妙地扭曲星系的表观形状，研究人员需要借助特殊的工具和计算机软件才能观察到这种变化。在数十亿个星系中发现这些微妙的变化，使科学家能够实现两个重要目标：绘制暗物质存在的详细地图，并观察暗能量在宇宙历史中对暗物质的影响。

只有通过对大量的星系样本进行研究，研究人员才能确信他们确实观察到了暗物质的影响。最新发布的欧几里得数据覆盖了63平方度的天空，其面积相当于300个满月的阵列。到目前为止，欧几里得已经观测了大约2000平方度，约占其总勘测面积14000平方度的14%。到任务结束时，欧几里得将观测到整个天空的三分之一。

本月发布的数据集在几篇预印本论文中有所描述。该任务的第一批宇宙学数据将于2026年10月发布。在深空位置的多次飞行中积累的数据也将包含在2026年的发布内容中。

关于欧几里得任务的更多信息：欧几里得是欧洲航天局（ESA）的一项重要任务，其目标是通过绘制宇宙的几何形状和大尺度结构，来深入探索暗能量和暗物质的奥秘。它是作为ESA宇宙视野计划的一部分发射的一项中型任务，旨在解答宇宙学中最深奥的问题之一：宇宙为什么会以加速的速度膨胀？

该任务由欧空局领导和运营，美国宇航局以及其他国际合作伙伴都做出了重要贡献。该任务的科学核心在于欧几里得联盟，这个联盟由来自15个欧洲国家、美国、加拿大和日本的300多个研究所的2000多名科学家组成。该联盟负责提供任务所需的科学仪器，并对欧几里得收集的数据进行分析。

泰雷兹阿莱尼亚航天公司被欧空局选定为卫星和服务舱的主承包商，而空中客车防务与航天公司则负责开发包括欧几里得太空望远镜在内的有效载荷舱。

美国宇航局通过三个专门的科学团队为这项任务提供支持。美国宇航局的喷气推进实验室（JPL）在欧几里得近红外光谱仪和光度计（NISP）的开发中发挥了关键作用。具体来说，它设计和制造了传感器芯片电子设备，并管理了NISP探测器的采购和交付。这些组件在位于马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的美国宇航局探测器特性实验室进行了严格的测试。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的红外科学中心（ENSCI）负责协调美国的科学参与，并促进对任务数据的访问。所有美国科学数据都存档在NASA的红外科学档案馆（IRSA），该档案馆同样位于红外科学中心。加州理工学院为NASA管理的喷气推进实验室（JPL）为该任务的硬件和技术专长做出了重大贡献。

凭借国际间的紧密合作、先进的仪器设备以及宏大的宇宙规模任务目标，欧几里得有望彻底改变我们对塑造宇宙的无形力量的理解。

本文详细介绍了欧几里得太空望远镜的任务目标、工作方式及初步成果。它通过捕捉星系图像，助力科学家研究宇宙加速膨胀、暗能量和暗物质等问题。同时，还阐述了任务背后的国际合作情况。欧几里得任务有望为我们揭示宇宙更多的奥秘，改变我们对宇宙无形力量的认知。