揭开宇宙的“暗面”：欧几里得望远镜发布首张宇宙地图

首张宇宙地图

宇宙中充满了无数的谜团，而人类一直在不断努力解答这些问题。随着技术的进步，越来越多的天文观测设备被送入太空，为我们提供地球上无法获取的独特视角。最近，欧洲空间局的欧几里得太空望远镜带来了最新的突破——发布了迄今为止最精确的宇宙地图。

欧几里得太空望远镜于2023年7月由ESA成功发射，其主镜口径为1.2米。虽然这一口径不及一些大型望远镜，但欧几里得的设计却专注于广泛观测宇宙中最神秘的成分——暗物质和暗能量。这些看不见的物质和能量占据了宇宙绝大部分的质量和能量，是推动宇宙演化的关键因素。通过分析暗物质如何影响光线和天体的运动，欧几里得望远镜将帮助科学家揭示宇宙背后的隐藏结构。

欧几里得的视场非常广阔，达到0.5平方度。相较之下，韦布太空望远镜JWST的近红外和中红外仪器的视场则要小得多：近红外探测器的视场约为 0.00268平方度；中红外探测器的视场约为 0.00034平方度。从这个角度看，欧几里得望远镜的视场是韦布近红外探测器视场的约186倍，是韦布中红外探测器视场的约1470倍。这使得欧几里得能够在较短的时间内扫描更大范围的天空，极大地提高了数据收集的效率，而韦布则专注于高分辨率的深空观测。

相比较韦布望远镜，欧几里得体积相对较小，约为一辆卡车大小，不过它却搭载了目前世界上最大的数码相机之一，达到了208亿像素，它能够在一次观测中覆盖广阔的天区，并以极高的精度分辨出遥远的天体。此外，欧几里得还配备了“弱引力透镜”技术，通过分析光线在经过星系和星系团时被暗物质引力弯曲的微小变化，精确测量暗物质的分布。这种结合大视野与高分辨率以及高精确度的设计，使欧几里得能够绘制出极其精确的宇宙结构图，通过对星系团、宇宙网等现象的观测，深入研究暗物质和暗能量在宇宙演化中的分布及其作用。

2024年10月15日，欧几里得太空望远镜在意大利米兰的第75届国际宇航大会上发布了首张宇宙地图。这张地图由260幅图像拼接而成，分辨率高达208亿像素，展示了超过1400万个星系，令人叹为观止。这仅仅是计划覆盖区域的1%，但其丰富的细节已经为科学研究提供了大量宝贵的数据。

其中一个特别引人注目的现象是图像中的“银河卷云”——这是银河系内部的尘埃和气体形成的蓝色带状结构。通常这些物质会干扰深空观测，但在这张图像中，它们为我们揭示了银河系的结构线索。通过对这张图像的放大，科学家能够观察到数亿光年外的星系互动，甚至发现一些星系中心隐藏着超大质量黑洞。这张首张宇宙地图不仅展示了我们已知的天体，还揭示了大量尚未探索的新区域，为未来的研究奠定了基础。

未来六年，欧几里得望远镜将继续扫描天空，最终绘制出一张横跨100亿年宇宙历史的全景地图，涵盖约80亿个星系。这些数据将帮助科学家更好地理解宇宙的演化过程，特别是暗物质和暗能量如何影响星系的形成与演变。

通过这张地图，科学家还能检验当前的宇宙学模型。精确测量宇宙中大尺度结构的变化，能帮助我们更好地理解现有物理定律在极端尺度上的适用性，并发现潜在的突破。

尽管人类在宇宙探索上取得了巨大进展，然而对整个宇宙的认知依然有限。目前的宇宙学模型描绘了一个相对清晰的宇宙演化图景，但核心问题仍未解决。占我们宇宙95%的暗物质和暗能量依然是现代天文学最大的未解之谜，而我们对它们的本质知之甚少。

宇宙的庞大规模和复杂性，给我们带来了技术上的挑战。虽然望远镜的分辨率不断提高，但科学家仍然难以直接观测到一些现象，例如早期宇宙的膨胀阶段或原初黑洞。而欧几里得望远镜所带来的技术进步，为我们揭示宇宙的深层奥秘提供了前所未有的机会。它的成功标志着天文观测领域的又一次飞跃。

通过欧几里得的数据，人类对宇宙的认知正逐渐逼近真相。随着未来更多数据的收集和分析，相信我们将有机会解开更多关于宇宙的谜团。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：苟利军

审核：韩文标 中国科学院上海天文台 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司