探索宇宙中相互競爭的隱秘力量：歐幾里得望遠鏡發布首批照片

鞠強

北京時間2023年11月7日晚，歐洲空間局發布了歐幾里得望遠鏡拍攝的首批5張全彩圖片。這些圖片是科學家對歐幾里得望遠鏡獲得的首批數據進行初步處理獲得的成果，卻已經展示出望遠鏡的強大觀測能力——此前從未有望遠鏡在橫跨如此大的天區上獲得這樣清晰的圖像。他們相信，這臺望遠鏡已經做好準備，繪制有史以來范圍最大的宇宙三維地圖，幫助我們洞察“暗”宇宙中暗物質和暗能量的本質，從而揭示宇宙中隱藏的秘密。

歐幾里得是古希臘著名數學家，被稱為“幾何之父”，他的《幾何原本》流傳于世，奠定了此后2000多年幾何學發展的基礎。現在，科學家已經認識到，物質和能量密度與宇宙的幾何緊密相關，決定著宇宙的未來。因此，歐洲空間局決定把探索宇宙結構與演化的望遠鏡以歐幾里得的名字命名，以紀念這位幾何學先驅。

五張驚艷圖片

歐幾里得望遠鏡首批公布的5張圖片分別是英仙座星系團、旋渦星系IC342、不規則矮星系NGC6822、球狀星團NGC6397和馬頭星云的圖片。望遠鏡進行觀測的視場很大，達到0.5平方度，超過滿月所占的天空面積，拍攝這次發布的5張圖片只用了不到一天的時間。從明亮的恒星到暗弱的星系，歐幾里得望遠鏡依靠強大的觀測能力，拍攝出非常清晰的可見光和紅外圖像。

英仙座是宇宙中已知的最大結構之一，距離地球2.4億光年。此次拍攝的英仙座星系團的圖片中，顯示了屬于這個星系團的1000個星系，以及背景中更遠的10萬多個星系。這是天文學家第一次能夠在這么大的圖片中以這樣高的細節水平捕捉到如此多的英仙座星系。

這些暗弱的星系中有許多是天文學家之前觀測不到的，因為其中一些非常遙遠，它們發出的光用了100億年的時間才到達地球。天文學家已經證明，只有在宇宙中存在暗物質的情況下，像英仙座這樣的星系團才能形成。他們將通過歐幾里得望遠鏡觀察許多像英仙座這樣的星系團，繪制其中星系的分布和形狀，從而更多地了解暗物質是如何把這些星系結合在一起形成星系團，并塑造了我們今天看到的宇宙。

在軌運行期間，歐幾里得望遠鏡將對數十億個星系進行成像，揭示暗物質和暗能量對它們施加的無形影響。在它觀測到的第一批星系中，有一個被昵稱為“隱藏星系”。這個與銀河系外形相似的旋渦星系的正式編號為IC342，又被稱作考德威爾5號。得益于歐幾里得望遠鏡的紅外觀測能力，天文學家已經發現了這個星系中恒星的關鍵信息。

在早期宇宙中，大多數星系看起來并不是像銀河系一樣的典型螺旋形，它們不僅外形不規則，而且也都很小，是構成像銀河系這樣的更大星系的基石。在距離我們相對較近的宇宙中，我們仍然可以找到一些這樣的星系。在歐幾里得望遠鏡發布的圖片中，就有一個編號為NGC6822的不規則矮星系，距離地球160萬光年。

歐幾里得望遠鏡還拍攝了球狀星團NGC6397，這是距離地球第二近的球狀星團，距離地球約7800光年。球狀星團是數十萬顆恒星通過引力結合在一起的集合。目前，除了歐幾里得望遠鏡之外，還沒有其他望遠鏡可以在一次觀測中看到整個球狀星團，同時識別出星團中這么多的恒星。這些暗弱的恒星可以告訴我們銀河系的歷史以及暗物質的位置。

在歐幾里得望遠鏡這次拍攝的天體中，馬頭星云是離地球最近的一個，它也被稱作巴納德33，是獵戶座的一部分，距離地球約1500光年。在此次拍攝的馬頭星云的圖片中，我們不僅能看到壯觀的全景，也能洞察其中的細節。在歐幾里得望遠鏡對這個恒星搖籃的新觀測中，科學家希望找到很多處于形成早期暗淡的、此前從未見過的、與木星質量相近的行星，以及年輕的褐矮星和嬰兒恒星。

六年持續觀測

雖然首批只發布了5張圖片，但是這些圖片已經體現出在望遠鏡研制背后科學家和工程師付出了巨大努力，才造就了這些杰作。“歐幾里得”項目經理朱塞佩·拉卡在歐洲空間局官網上表示：“我們對這臺望遠鏡的高標準得到了回報。這些圖片中有如此多的細節，這要歸功于特殊的光學設計、望遠鏡和儀器的完美制造和組裝以及極其精確的指向和溫度控制。”

“歐幾里得”項目科學家勒內·勞雷斯這樣評價：“我們以前從未見過這樣的天文圖片，其中包含如此多的細節。它們比我們所希望的更加美麗和清晰，向我們展示了附近宇宙中已知區域內許多以前從未見過的特征。現在我們已經準備好觀察數十億個星系，并研究它們在宇宙歷史中的演化。”

歐幾里得望遠鏡的首秀令天文學界備受鼓舞，很多人持有和勒內·勞雷斯相同的觀點。這些圖片顯示出歐幾里得望遠鏡的各種儀器具有非常優良的性能，天文學家可以使用這臺望遠鏡來研究宇宙中物質的分布及其在最大尺度上的演化。以大量覆蓋大面積天空的高質量觀測結果為基礎，天文學家將向我們展示宇宙中黑暗和隱藏的部分。而在暗物質和暗能量的領域之外，這些圖片還展示了歐幾里得望遠鏡能夠幫助天文學家創造一個關于單顆恒星和星系物理學的信息寶庫的實力。

“歐幾里得”項目負責人雅尼克·梅利爾表示：“在接下來的幾個月里，‘歐幾里得項目的科學家將分析這些圖片，并在《天文學與天體物理學》雜志上發表一系列科學論文，以及關于‘歐幾里得任務的科學目標和儀器性能的論文。”

在歐幾里得望遠鏡發射升空之后的幾個月里，科學家和工程師一直在測試和校準望遠鏡的科學設備。這個團隊目前正在進行最后的微調，以便在2024年年初開始常規的觀測工作。隨著任務的進行，望遠鏡獲得的數據會每年對外發布一次，并向全世界的研究人員開放。

根據計劃，歐幾里得望遠鏡將開展為期6年的觀測，此后將根據用于推進的低溫氣體的余量來評估延長任務期的可能性。在未來的6年里，我們可以期待歐幾里得望遠鏡不斷帶給我們新的驚喜，用更多的精彩圖片向我們展示宇宙隱藏的魅力。而對觀測數據的分析會持續更長的時間，天文學家將在這些數據中仔細搜尋解開暗物質和暗能量謎團的線索。