惊艳新图像展示欧几里得望远镜的光明未来，一台研究‘暗’宇宙的望远镜

宇宙的绝大部分是由我们看不见的各种物质构成的。我们知道它们在那里，但它们不发光，甚至可能不与普通物质直接相互作用（因此我们也无法触摸到它们）。你究竟如何开始理解这些事物呢？

关键是通过它们确实影响宇宙的方式来研究它们。暗物质具有引力，因此它影响普通物质在星系中移动和聚集的方式。（考虑到宇宙中暗物质比普通物质多五倍甚至更多，我常常想知道我们应该称哪一个为“普通”物质。）它甚至决定了光如何通过它因引力而扭曲的空间流动。而暗能量正在导致宇宙加速膨胀，这改变了我们测量遥远星系距离的方式，并改变了星系和星系团在更大规模宇宙结构中的分布。

这些都是可测量的效应，如果你足够聪明并能获得先进技术。我们人类就是这样，而且我们也做到了，现在欧洲航天局（ESA）已将一种异常强大的新工具放入我们的工具箱：欧几里得，一个旨在揭示暗宇宙秘密——以及相当多关于可见宇宙的秘密——的太空天文台。

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就望远镜而言，在某些方面，欧几里得是适度的。它配备了一个1.2米宽的镜面，只有哈勃望远镜的一半宽，以及詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的五分之一大小。但尽管尺寸较小，欧几里得的镜面在一个重要方面优于这两个巨大的天文台：与哈勃和JWST的镜面提供的狭窄视野不同，欧几里得提供了全景视野。望远镜的每张天体快照都可以捕捉到惊人的半平方度天空，是满月视面积的两倍以上。它每天扫描一条长而宽的天空带，其终身目标是总共观测惊人的15,000平方度，超过整个天空的三分之一。而且它将在高分辨率下完成——看到小细节的能力。

欧几里得于2023年7月发射，第一批初步图像于当年晚些时候发布。5月，欧空局提高了赌注，发布了望远镜的第一批完全校准的科学图像以及随附的一系列科学论文。这些结果在视觉上和科学上都非常壮观，并为任务的前景提供了很好的预览。

阿贝尔2390是距离地球近三十亿光年的星系团。它星系丰富，数千个星系都因引力相互束缚。像这样的星系团是天文学家的宝库；它们非常巨大，以至于所有这些组合星系的引力都显著地扭曲了空间——这被称为引力透镜效应——来自更遥远星系的光线必须穿过这些扭曲才能到达我们这里。这些背景物体的图像被扭曲成弧形和其他形状，就像在哈哈镜中看到反射一样。星系团中的暗物质促成了这种透镜效应，通过测量更遥远星系的微妙扭曲形状，科学家们可以创建该隐藏物质的地图。

虽然这很重要，但我更印象深刻的是，欧几里得在星系团中发现了一个恒星群体，直到现在，这个群体几乎是不可见的：星系之间的恒星。这些恒星单独来看很微弱，但它们的组合光芒使它们能够被看到——至少使用欧几里得望远镜是这样。虽然它们可以用哈勃等望远镜探测到，但这些观测受到狭窄视野的限制，并且需要仔细的目标定位。欧几里得一举看到了整个星系团，并且可以累加所有这些流浪恒星的光。这在早期对另一个名为英仙座星系团的星系城市的观测中就已完成，天文学家发现，这种星系团内光至少肯定来自数十亿颗恒星。这些被排斥的恒星非常多，如果它们没有被抛到星系之间广阔的空间中，它们本可以自己组成一个完整的星系。至于是什么导致了这种抛掷，天文学家认为，这些恒星很可能是从星系团外围的较小星系中剥离出来的，被组合星系的强大引力潮汐拉出来的。

上面的阿贝尔2390图像是结合了欧几里得两个相机的观测结果制成的。其中一个相机，简称为可见光仪器，或VIS，探测的光线类似于人眼可以看到的光线，从光谱的绿色部分到近红外线。另一个相机，称为近红外光谱仪和光度计，或NISP，可以看到更远的近红外线——波长达到两微米，大约是我们眼睛可以看到的最长波长光的三倍。这两个相机都很大。我说的“大”是真的大：NISP是6400万像素，而VIS，令人惊讶的是，超过6亿像素！即使对于天文相机来说，这也很大。这个大尺寸是欧几里得能够获得如此巨大天区清晰图像的关键部分——镜面系统也经过专门设计，以允许望远镜具有宽广的视野。

NISP还将帮助天文学家掌握暗能量。这种神秘的力量正在导致宇宙加速膨胀，遥远星系的距离与简单假设的匀速膨胀所产生的距离不同。离地球足够远的星系会发生强烈的红移，它们的光波长在到达我们望远镜的旅程中被空间膨胀拉长。对于非常遥远的星系，这种效应非常明显，以至于我们原本看到的可见光被转移到了红外线。NISP的光谱仪将这种深度红移的光分解成各个波长，天文学家可以检查这些波长以测量红移的大小，从而计算出星系的距离。JWST也可以做到这一点，但欧几里得再次看到了更多的天空，因此一次可以看到更多的星系，在过去一百亿年的宇宙历史中绘制数百万个星系的地图意味着更好地掌握加速膨胀。天文学家也希望能够测量宇宙不同区域加速膨胀的任何变化，这在以前是不可能的。

在离我们更近的地方，欧几里得观察了美丽的螺旋星系NGC 6744，它距离地球约3000万光年。望远镜的宽广视野轻松地以精美的细节展现了整个星系及其周围环境。除了检查星系的整体结构和恒星 population 外，欧几里得还可以环顾该物体，以搜索更暗淡的卫星星系，即大型星系周围常见的矮星系（例如，我们的银河系有数十个）。围绕较大星系群集的小型星系可以成为暗物质微妙效应的特别灵敏的示踪剂，因此对这些卫星进行编目和研究可能是研究人员更多地了解这种隐形物质如何帮助引导星系形成和演化的另一种方式。天文学家已经在欧几里得数据中为NGC 6744找到了一个新的卫星星系，这是一个有希望的开始——预计该天文台在其六年任务中将看到数千个像这样的星系。

不过，我最喜欢的这张发布图像更靠近我们：梅西耶78，或M78，一个距离我们仅约1,300光年的恒星形成气体和尘埃云。它是令人惊叹的巨大猎户座复合体的一部分，这是一系列漂浮在恒星之间的巨大气体和尘埃暗云，拥有猎户座星云和马头星云，以及其他标志性星云。M78被称为反射星云；附近两颗巨大的年轻蓝色超巨星照亮了云层，光线散射到我们这里，使云层的尘埃呈现蓝色。欧几里得的红外和可见光观测相结合，产生了这张令人惊叹的恒星诞生肖像。温暖的氢在图像中发出粉紫色光芒，而由硅质（岩石）和碳质（煤烟状）材料的微小颗粒组成的宇宙尘埃则呈现红棕色。

新生恒星与其物质茧层发生强烈相互作用。一些仍在形成过程中的恒星吸入物质，而更成熟的恒星可以变得巨大，并变得如此耀眼，以至于它们的光线溶解了周围的物质，形成了巨大的空腔。这种恒星反馈仅被部分理解，因此全球各地的天文学家将热切研究像这样的高分辨率图像。

较小的物体也可能在这些星云中形成，包括自由漂浮的行星。欧几里得可以在M78中发现质量仅为木星四倍的流浪行星。JWST在猎户座星云中发现了更轻的自由漂浮物，但欧几里得的宽广视野再次意味着对星云中此类物体进行更大范围、但可能较浅的调查。

而所有这一切仅仅是欧几里得能够实现的冰山一角。在最近被《天文与天体物理学》接受发表的另一篇论文中，天文学家绘制了银河系对星团的引力扭曲图，他们的结果支持了理论预测。数十个极其遥远的发射紫外线的星系已被发现，这将帮助天文学家了解它们在早期宇宙中的作用，包括它们在被称为再电离事件中照亮周围物质的方式，这是年轻宇宙历史中的一个关键事件。更多发现等待着我们。

这就是欧几里得的真正力量。通过测量大块天空，宇宙的更明确的概述开始变得清晰。更大的望远镜看到较小的部分可以确定细节，但全局性的突破通常需要更广阔的视野。欧几里得让天文学家退后一步，这很可能导致我们在理解上向前迈进一大步。