유클리드 망원경의 첫 번째 이미지는 이제 사용할 수 있으며 우리가 우주를 보는 방식을 바꾸고 있습니다

유클리드 망원경의 첫 번째 이미지가 공개되어 우리가 우주를 보는 방식을 바꾸고 있습니다

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업데이트 날짜: 26-0-0 0:0:0

歐幾里得望遠鏡首次發佈的數據讓我們得以一窺令人驚歎的宇宙，揭示了超過 2600 萬個星系，並展示了該望遠鏡在可見光和紅外波段前所未有的精度。該任務由先進的光學技術和海量數據處理基礎設施提供支援，正在徹底改變我們對星系演化、暗能量和宇宙網路的理解。德國在光學、數據校準和科學解釋方面發揮著至關重要的作用，機器學習和公民科學家正在幫助我們解讀海量資訊。

이 이미지는 유클리드가 깊은 하늘 영역을 처음 관찰하는 동안 포착한 중력 렌즈 현상을 보여줍니다. 이미지 출처: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 이미지 처리: M. Murphy. Walmsley, M. Huertas-Company 및 J.-C. 쿠일란드르

유클리드는 처음으로 하늘의 광대한 지역을 다루고 세 개의 큰 모자이크 지도로 구성된 데이터를 발표했습니다. 여기에는 은하단, 활성 은하 핵 및 일시적인 사건에 대한 자세한 관찰이 포함되어 있어 과학자들이 현대 우주론의 주요 질문 중 일부를 연구할 수 있는 풍부한 데이터 세트를 제공합니다. 이 초기 연구를 통해 유클리드는 우리 우주의 역사와 암흑 물질 및 암흑 에너지와 같은 우주를 형성한 숨겨진 힘을 밝히기 시작했습니다.

유클리드 망원경의 가장 강력한 특징 중 하나는 매우 넓은 시야입니다. 단일 노출에서 허블 우주 망원경보다 240배 더 큰 이미징 영역을 가지고 있으며 가시광선 및 적외선 대역에서 고해상도 이미징을 유지합니다.

這幅圖像展示了不同形狀的星系樣本，均由歐幾里得在首次觀測深場區域時捕捉到。作為數據發佈的一部分，一份包含超過38萬個星系的詳細星表也已發佈，這些星系已根據螺旋臂、中心棒和潮汐尾等特徵進行了分類，這些特徵預示著星系的合併。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，圖像處理：M. Walmsley、M. Huertas-Company 和 J.-C. Cuillandre

유클리드 망원경의 적외선 이미징 기능은 특히 독일의 두 기관, 즉 가르힝의 막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)와 하이델베르크의 막스 플랑크 천문학 연구소(MPIA)에서 주요 광학 부품을 개발한 덕분에 더욱 발전했습니다. 망원경으로 들어오는 빛은 4개의 렌즈, 필터 및 빔 스플리터를 통과하므로 매우 높은 이미지 대비를 제공합니다.

“抑制重影的要求超出了一百倍。MPE 和 MPIA 的光學設計和精密執行為圖像清晰度和對比度設立了新的標準，”領導 MPE 近紅外光學系統開發的 Frank Grupp 說道。

MPE 也為星系演化研究做出了貢獻。“我們編製了一份包含來自不同巡天項目的超過 7 萬個光譜紅移的星表，並將其與歐幾里得數據相結合，”該專案這部分負責人 Christoph Saulder 解釋道。“這份星表能夠精確測量距離，並清晰地識別歐幾里得高解析度圖像中的眾多星系和類星體。它為更深入地了解這些天體、它們的分佈及其內部特性奠定了基礎。”

유클리드 우주 탐사에 대한 작가의 인상. 유클리드의 설계 목표는 우주의 광활함을 탐험하고 우주에 대한 가장 근본적인 질문, 즉 암흑 물질과 암흑 에너지는 무엇인가에 대한 답을 찾는 것이었습니다. 그들은 우주망이 형성되는 데 어떤 역할을 했는가? 이 임무는 민감한 망원경을 사용하여 하늘을 스캔하고 수십억 개의 먼 은하를 분류할 것입니다. 이미지 출처: ESA

보훔 루르 대학의 헨드릭 힐데브란트(Hendrik Hildebrandt)는 "새로운 데이터는 우주 전단을 측정하고 적색편이를 보정하는 기술을 테스트하는 데에도 사용되고 있으며, 이는 암흑 에너지를 정확하게 측정한다는 주요 과학적 목표를 달성하기 위해 곧 더 큰 유클리드 데이터 세트에 적용될 것"이라고 말했다. 그는 우주 전단을 측정하는 핵심 프로젝트와 적색편이 보정 실무 그룹을 이끌고 있습니다.

또한 뮌헨에 있는 루드비히 막시밀리안 대학(LMU)의 과학자들은 은하의 과밀한 특징을 식별하고 특성화하는 방법을 테스트했는데, 이는 우주의 대규모 구조를 추적하는 데 중요한 단계입니다. "은하단을 정확히 찾아내기 위한 이 임무에 사용된 방법은 유클리드의 방대한 데이터 세트를 최대한 활용하고, 은하단 식별을 개선하고, 우주 구조에 대한 이해를 심화하는 데 필수적입니다. 동시에 통계적으로 유의미한 천체 샘플을 사용하여 근적외선 대역에서 이전에 알려지지 않은 영역을 탐색하는 데 도움이 됩니다"라고 LMU 과학자 Barbara Sartoris는 말했습니다.

마찬가지로, MPIA 과학자들은 수많은 유클리드 연구에서 주도적인 역할을 합니다. 그들은 이 데이터를 사용하여 성장하는 초대질량 블랙홀을 식별하고, 은하 진화에 대한 근본적인 질문에 답하고, 젊고 오래된 일시적인 물체에 대한 정확한 측광 측정을 수행합니다.

這是歐幾里得南深場。僅一次觀測之後，這架太空望遠鏡就已在該區域發現了超過1100萬個星系。未來幾年，歐幾里得將對該區域進行更多觀測，直至達到其最大深度。從這幅圖像中，我們可以看到宇宙的巨集觀結構。這就是星系沿著所謂的“宇宙網”的組織結構。這張網由巨大的星系團組成，它們通過氣體和不可見的暗物質相互連接。圖片來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA，圖像處理：J.-C. Cuillandre、E. Bertin 和 G. Anselmi

歐幾里得望遠鏡已在天空中確定了三個區域，最終將為此次任務提供最深入的觀測。迄今為止，僅用一周的觀測時間，對每個區域進行一次掃描，歐幾里得望遠鏡就已發現了2600萬個星系。其中最遠的星系距離地球達105億光年。這些星系的總面積相當於滿月的300多倍。

탐사의 미스터리를 풀기 위해 유클리드는 고해상도 가시광선 이미저(VIS)를 사용하여 수십억 개의 은하의 다양한 모양과 분포를 정확하게 측정했습니다. 대조적으로, 근적외선 기기(NISP)는 은하의 거리와 질량을 결정하는 데 필수적입니다.

MPE는 NISP NIR 광학 시스템의 설계 및 구축을 담당했습니다. 반면에 MPIA는 NISP의 미션 크리티컬 캘리브레이션을 담당합니다. MPIA의 Mischa Schirmer는 "MPIA의 엔지니어와 과학자들은 이 임무를 위한 전체 교정 프로그램을 개발 및 유지 관리하고, NI-IR 카메라 NISP를 교정 및 과학적으로 모니터링하고, 시뮬레이션을 수행하고, 기기 모니터링과 같은 기술 분석을 수행하고 있습니다. 그는 Euclidean Mission Calibration 및 NISP Calibration의 과학자입니다.

이 새로운 이미지는 이러한 노력을 보여주고, 수십만 개의 은하를 매핑하는 유클리드의 능력을 보여주며, 우주 네트워크에서 이러한 은하의 거대한 조직을 암시하기 시작합니다.

이 이미지는 유클리드의 딥 필드 사우스 존(Deep Field South Zone)의 일부를 보여줍니다. 이 영역은 큰 모자이크 다이어그램에 비해 16배 확대됩니다. 그림에서 많은 은하를 볼 수 있는데, 그것들은 나이와 거리로 인해 모양과 색깔이 다양하다. 이미지 출처: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 이미지 처리: J.-C. 쿠일란드르, E. 베르탱, G. 안셀미

歐幾里得預計將在六年內拍攝超過15億個星系的圖像，每天發回約100GB的數據。如此龐大的數據集創造了令人難以置信的探索機遇，但也帶來了巨大的挑戰。

歐幾里得聯盟已在歐洲建立了由九個數據中心組成的網路，其中包括位於馬普托空間科學中心（MPE）的德國科學數據中心（SDC-DE）。該中心配備了7000台處理器，處理歐幾里得記錄的10%的數據。一個由至少十名專家組成的團隊確保天文圖像數據的流暢一致處理。馬普托空間科學中心的Max Fabricius領導著SDC-DE，他表示：“每天大約有100 GB的原始數據幾乎實時處理。對光度測量精度的要求非常高，需要採用全新的數據校準方法。”

在搜尋、分析和編目星系方面，機器學習演算法的進步與成千上萬的人類公民科學志願者和專家的共同努力，發揮著至關重要的作用。它是充分利用歐幾里得龐大數據集的基本且必要的工具。這項工作的一個重要里程碑是首次對超過38萬個星系進行了詳細的編目，這些星系的特徵包括螺旋臂、中心棒和潮汐尾，這些特徵可以推斷出星系合併的可能性。

첫 번째 목록은 유클리드 망원경이 일생 동안 포착할 것으로 예상하는 유사한 해상도의 전체 은하 수의 4.0%만을 나타냅니다. 최종 카탈로그는 이전에 측정된 것보다 적어도 한 자릿수 더 큰 은하의 상세한 형태를 보여줄 것이며, 과학자들이 나선팔이 어떻게 형성되는지, 초대질량 블랙홀이 어떻게 성장하는지와 같은 질문에 답하는 데 도움이 될 것입니다.

이 이미지는 유클리드의 딥 필드 사우스 존(Deep Field South Zone)의 일부를 보여줍니다. 이 영역은 큰 모자이크에 비해 60배 확대됩니다. 이미지에서 다양한 거대 은하단을 볼 수 있을 뿐만 아니라 은하단 내부의 빛과 중력 렌즈를 볼 수 있습니다. 중심 근처에 있는 은하단은 J0.0-0.0이라고 불리며 약 0억 광년 떨어져 있습니다. 이미지 출처: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 이미지 처리: J.-C. 쿠일란드르, E. 베르탱, G. 안셀미

먼 은하계에서 우리를 향해 이동하는 빛은 전경의 정상 물질과 암흑 물질에 의해 구부러지고 왜곡됩니다. 이 효과는 중력 렌즈(gravitational lensing)로 알려져 있으며, 유클리드가 우주에서 암흑 물질이 어떻게 분포되어 있는지 밝히는 데 사용한 도구 중 하나입니다. 왜곡이 매우 눈에 띄는 경우 "강한 렌즈"라고 하며 아인슈타인 링, 호 및 다중 이미징 렌즈와 같은 기능을 생성할 수 있습니다.

今天發佈了首份包含500個星系間強透鏡候選體的目錄，幾乎所有候選體此前都未知。MPIA的科學家參與了引力透鏡的分類，根據圖像成為透鏡的概率對其進行標記，作為機器學習的輸入。“這些人工智慧系統最終將在任務結束時對分析擴大200倍的天空區域至關重要。受透鏡效應扭曲的星系數量最終將增加到驚人的10萬個，約為目前已知數量的100倍。對於這個前所未有的數據集，人工無法對單個物體進行分類，”MPIA的Knud Jahnke強調道。他是NISP的儀器科學家。

當背景源的扭曲程度遠小於“弱”透鏡效應時，歐幾里得望遠鏡還能測量這種現象。這種細微的扭曲只有通過對大量星系進行統計分析才能探測到。未來幾年，歐幾里得望遠鏡將測量宇宙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三維視圖。