Euclid hittade fler kosmiska linser på ett år än alla tidigare sökningar tillsammans

Europeiska rymdteleskopet Euclid har under cirka ett års himmelkartering hittat fler starka gravitationslinser än alla tidigare sökningar sammantaget. Den första stora datareleasen, publicerad av Europeiska rymdorganisationen (ESA), innehåller ungefär femton tusen högtillförlitliga linskandidater. I var och en av dem böjer gravitationen från en förgrundsgalax ljuset från en mer avlägsen galax till bågar, ringar eller dubbla bilder.

Det är viktigt eftersom en lins fungerar som en våg. Mängden böjning visar hur mycket massa som finns i förgrundsgalaxen, inklusive den mörka materia som inget teleskop kan se direkt. Fram tills nu studerade astronomer dessa system en sällsynt upptäckt i taget. Med en så stor katalog kan de studera dem som en population, och samma release lägger till mer än niohundra miljoner galaxer i det bredare arbetet med att kartlägga det mörka universum.

Releasen, kallad DR1-Foundation, täcker cirka 1 900 kvadratgrader av himlen, en yta ungefär 9 500 gånger så stor som fullmånen. Den innehåller mer än en miljard katalogiserade objekt, över 60 miljoner kvaskandidater, spektra för mer än 160 miljoner källor och cirka 1,7 miljoner gigabyte data. Den täcker också bara 14 procent av den yta som Euclid är planerad att undersöka.

”Stark linsning ger unik insikt i det mörka universum, eftersom den låter oss ’väga’ enskilda galaxer, inklusive deras osynliga mörka materia, och utforska hur universum expanderar”, sade Natalie Lines vid University of Portsmouth, medlem av Euclidkonsortiet och försteförfattare till linskatalogartikeln.

Så plockade Euclid fram 15 000 linser ur 900 miljoner galaxer

Linser är sällsynta. Bara ungefär en galax på flera tusen ligger i linje med en bakgrundskälla tillräckligt nära för att fungera som en lins, och många linsade bilder är för små för att upplösas genom jordatmosfärens oskärpa. Euclid observerar från rymden med en 1,2-metersspegel och två instrument: VIS, en kamera för synligt ljus som producerar de skarpa bilderna, och NISP, som tar bilder i nära-infrarött och delar upp ljus i spektra.

Sökningen började med de cirka 900 miljoner källorna i releasen och behöll de 68 miljoner som klarade ett första katalogurval. Fem maskininlärningsmodeller poängsatte dessa objekt. De mest lovande gick till cirka 7 000 medborgarforskare i projektet Space Warps, som är värd på plattformen Zooniverse, och som gjorde mer än 4,5 miljoner klassificeringar av 300 000 objekt. Slutligen granskade 67 linsexperter mer än 30 000 system och betygsatte dem.

Betygen är viktiga. Av de 15 072 högtillförlitliga kandidaterna är 6 073 av grad A, vilket teamet kallar ”säker lins”, och 8 999 är av grad B, kallade ”trolig lins”. Ytterligare 9 010 grad C-”möjliga” system publiceras separat. Programvara försökte sedan återskapa varje grad A- och B-system med en linsmodell, och för mer än 9 500 linser uppskattade teamet avstånd och fysikaliska egenskaper hos förgrundsgalaxen.

De flesta av dessa förgrundsgalaxer är massiva och bildar inte längre nya stjärnor. De ligger på en typisk rödförskjutning på 0,68, ett mått på hur mycket universums expansion har sträckt ut deras ljus, vilket är längre bort än tidigare linsprover från markbaserade teleskop nådde.

Från sällsynta fynd till en folkräkning av tusentals

Den första starka linsen, en kvasar som syntes två gånger på himlen, identifierades för nästan 50 år sedan. Sedan dess hade de största markbaserade undersökningarna, som tillsammans täcker större delen av himlen som är synlig från jorden, hittat cirka 3 000 linser av denna galax-bakom-galax-typ, enligt Euclidkonsortiet. Euclids 15 072 högtillförlitliga kandidater överträffar alla tidigare kataloger tillsammans.

Var och en av dem hittades med samma teleskop och samma metod. När linser kommer från många olika undersökningar och urvalsmetoder är de svåra att jämföra. Ett enda enhetligt prov låter forskare ställa statistiska frågor, till exempel hur den mörka materian runt massiva galaxer förändras från en galax till nästa, som ett par hundra olikartade system inte kan besvara.

Skalan på himmeltäckningen är också ny. Ytan i denna release är ungefär tio gånger mer himmel än vad Hubbleteleskopet har observerat på 35 år, enligt konsortiet. Euclids tidigare releaser innehöll några dagars observationer över cirka 60 kvadratgrader. Valeria Pettorino, ESA:s projektforskare för Euclid, beskrev språnget som ”en förändring i skala”.

Katalogen innehåller också sällsynta typer som tidigare varit enstaka upptäckter. Den listar 84 kandidater till dubbelkällplanslinser, där en förgrundsgalax linsar två bakgrundsgalaxer på olika avstånd, mer än 1 000 kandidatlinser som bildas av skivgalaxer, samt flera hundra linsade kvasarer och aktiva galaxkärnor. Före Euclid hade de två första klasserna få kända exempel.

Releasen innehåller mer än linser

Andra artiklar som publicerats med datan visar dess räckvidd. Ett team upplöste 15 svaga stjärnsystem i enskilda stjärnor för första gången, varav fem är nya upptäckter. En av de nya, Ursa Minor II, ligger cirka 65 000 ljusår bort i Vintergatans halo och innehåller bara cirka 40 gånger solens massa i stjärnor, vilket gör den till ett av de minst ljusstarka stjärnsystem som är kända.

En andra studie mätte formerna på mer än 40 miljoner stjärnbildande galaxer, ett prov som är 440 till 52 800 gånger större än jämförbara studier med James Webb-teleskopet. Bland galaxer med lägre massa bekräftade den att avlånga, cigarrformade galaxer blir sällsyntare när universum åldras, medan tillplattade skivor dominerar.

Vad DR1-Foundation inte avgör

Euclids huvudmål är att mäta mörk energi, den oförklarade orsaken till universums accelererande expansion, och att kartlägga mörk materia genom den kosmiska historien. Denna release gör inte det ännu. De mätningar som behövs för kosmologi, inklusive svaga linsningskartor och galaxkluster, är fortfarande under produktion och kommer med den fullständiga första datareleasen.

Linserna i sig är fortfarande kandidater. Endast grad A-systemen bedöms som säkra, och upptäcktsteamet skriver att expertbetygsättning fortfarande är subjektiv, så de korrigerade för enskilda granskares bias. Sökningen missade också vissa verkliga linser. Teamet uppskattar att de hittade cirka 73 procent av de definitiva systemen i området, med resten troligen svagare eller mer tvetydiga. Bekräftelse av enskilda system kommer att kräva uppföljningsobservationer, inklusive spektra.

De vetenskapliga artiklarna är förhandspubliceringar. De åtta vetenskapsartiklarna och 18 tekniska artiklarna som släpptes med datan är avsedda för ett specialnummer av tidskriften Astronomy & Astrophysics och har ännu inte genomgått peer review.

Himmeltäckningen är också partiell. Vid 14 procent av den planerade undersökningen kanske provet inte representerar hela himlen, och konsortiets forskare fann några regioner vars datakvalitet skiljer sig från resten medan de kontrollerade bearbetningen.

”Detta är bara 14 procent av vad Euclid i slutändan avser att leverera, men vi kan redan se att löftena som gavs för mer än tio år sedan om omfattningen av de vetenskapliga ansträngningar som Euclid skulle stödja börjar infrias”, sade Marc Sauvage, astrofysiker vid franska kommissariatet för atomenergi och alternativa energikällor (CEA) och ledare för Euclidkonsortiet.

Frågor om Euclids första datarelease

Vad innehåller Euclids DR1-Foundation-release?

Cirka 13 månaders observationer som täcker 1 900 kvadratgrader av himlen: ungefär 10 000 vetenskapsbilder, kataloger med mer än en miljard objekt inklusive över 900 miljoner galaxer, spektra för mer än 160 miljoner källor, cirka 15 000 starka linskandidater och över 60 miljoner kvaskandidater. Totalt uppgår det till cirka 1,7 miljoner gigabyte.

Vad är en stark gravitationslins?

Den bildas när en massiv förgrundsgalax böjer ljuset från en galax långt bakom den, så att bakgrundsgalaxen framträder som bågar, en ring eller flera kopior. Mängden böjning avslöjar förgrundsgalaxens totala massa, inklusive dess mörka materia, och förstoringen låter astronomer studera bakgrundsgalaxer som annars skulle vara för svaga.

Hur många galaxer har Euclid kartlagt hittills?

Mer än 900 miljoner galaxer är katalogiserade i denna release, som täcker cirka 14 procent av det planerade undersökningsområdet. ESA förväntar sig att hela uppdraget ska katalogisera cirka 1,5 miljarder galaxer.

Kan vem som helst använda Euclids data?

Ja. ESA har gjort releasen offentlig och är värd för den på sin plattform Euclid Data Space, där användare kan utforska, visualisera och analysera bilderna, katalogerna och spektra utan att ladda ner dem.

När kommer Euclid att mäta mörk energi?

Inte med denna release. ESA och Euclidkonsortiet planerar de första kosmologiresultaten, baserade på svag linsning och galaxkluster, för den fullständiga första datareleasen i mitten av 2027.

Kosmologiresultaten kommer i mitten av 2027

Euclid sköts upp i juli 2023 och påbörjade rutinmässigt kartläggningsarbete den 14 februari 2024. Observationerna i denna release samlades in mellan våren 2024 och våren 2025, och ESA publicerade dem den 12 november 2026. Den fullständiga DR1, med de första kosmologiresultaten, väntas i mitten av 2027, och DR2, med ungefär tre gånger så mycket himmel, är planerad till 2029.

Den första starka linsen, Tvillingkvasaren, identifierades 1979. Vid slutet av sin sexåriga undersökning förväntas Euclid hitta mer än 100 000 högtillförlitliga linskandidater, var och en en naturlig våg för att väga en galax mörka materia.

Referens: Euclid Collaboration: Lines et al., ”Euclid Data Release 1 (DR1). Euclid Lens Identification Pipeline and Scientific Exploration (ECLIPSE) A: Strong lens catalogue overview,” submitted to Astronomy & Astrophysics, 2026. arXiv:2611.15883. DOI: 10.48550/arXiv.2611.15883

Taggar: astronomi, esa, euclid, mörk energi, mörk materia, galaxer