La missió Euclid de l’Agència Espacial Europea ha publicat el primer lot de dades del seu cartografiat, incloent-hi un avenç dels seus camps profunds. A través d’algoritmes d’Intel·ligència Artificial (IA) en combinació amb campanyes de ciència ciutadana, els resultats científics del Consorci Euclid inclouen el descobriment de sistemes de lents gravitacionals fortes, l’exploració de cúmuls de galàxies i la xarxa còsmica, la caracterització de nuclis actius de galàxies (AGN) i quàsars, estudis sobre l’evolució y morfologia de les galàxies, i la identificació de nombroses galàxies nanes i esdeveniments transitoris. Espanya exerceix un paper important en la missió Euclid, amb un paper destacat en el consorci que ha liderat la missió des del seu origen, així com en el desenvolupament de la seva instrumentació, processament de dades i explotació científica.
La missió Euclid de l’Agència Espacial Europea (ESA, d’acord amb les seves sigles en anglès) ha publicat el primer lot de dades del seu cartografiat, incloent-hi un avanç dels seus camps profunds. Aquí, centenars de milers de galàxies de diferents formes i grandàries cobren protagonisme i ofereixen un cop d’ull de la seva organització a gran escala en la xarxa còsmica. Aquestes galàxies, observades i analitzades per científics del Consorci Euclid, demostren la potència sense precedents d’aquest telescopi, dissenyat per proporcionar el mapa més precís del nostre Univers al llarg del temps. Els resultats científics es descriuen en una sèrie de 27 publicacions científiques, juntament amb 7 articles tècnics que descriuen el processament d’aquestes dades, publicats avui en arXiv.
La publicació de dades, que abasta una enorme àrea del cel en tres mosaics, també inclou nombrosos cúmuls de galàxies, nuclis actius de galàxies (AGN, per les seves sigles en anglès) i fenòmens transitoris, així com el primer estudi de classificació de més de 380.000 galàxies i 500 candidats a lents gravitacionals, recopilats mitjançant la combinació d’intel·ligència artificial i ciència ciutadana. Tot això assenta les bases per a l’àmplia gamma de temes que Euclid abastarà amb el seu ric conjunt de dades.
“Euclid demostra una vegada més ser la màquina de descobriment definitòria. Està estudiant galàxies a gran escala, la qual cosa ens permet explorar la nostra història còsmica i les forces invisibles que configures l’Univers”, afirma Carole Mundell, directora de Ciència de l’ESA. “Amb la publicació de les primeres dades del cartografiat d’Euclid estem revelant un tresor d’informació que els científics podran analitzar i abordar algunes de les preguntes més intrigants de la ciència moderna. Amb això, l’ESA compleix amb el seu compromís d’impulsar el progrés científic per a les generacions futures”.
“Les dades que ara publiquem representen una petita fracció del total de dades que Euclid recopilarà”, comenta Francisco Javier Castander, investigador de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC). “No obstant això, fins i tot una fracció tan petita de les dades ens ha permès realitzar molts estudis científicament rellevants que ara presentem”.
Primer cop d’ull a l’estudi cosmològic de Euclid
Les dades revelades avui ofereixen un primer cop d’ull a l’estudi cosmològic d’Euclid. Els anomenats camps Q1 il·lustren el que els científics de la col·laboració Euclid analitzaran exhaustivament amb el propòsit de, d’una banda, cartografiar l’estructura a gran escala de l’Univers al llarg del temps còsmic i, de l’altra, investigar la naturalesa de la matèria i l’energia fosca en els anys vinent. Amb una superfície en el cel d’aproximadament 63 graus quadrats, equivalents a més de 300 vegades la superfície de la lluna plena, aquestes observacions representen les majors àrees contigües del cel mai vistes amb un telescopi espacial òptic d’infrarroig proper.
“Euclid té un rendiment excepcional. La cobertura del cel assolida fins al moment no té precedents, i les imatges continuen demostrant l’excel·lent rendiment dels instruments del satèl·lit. Estic molt entusiasmat per publicar els resultats cosmològics en els anys vinents”, comenta Cristóbal Padilla, investigador de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE).
“Les imatges captades pel telescopi Euclid que avui es posen a disposició de la comunitat científica internacional, un cop processades, són d’una profunditat i un detall impressionant i permeten als astrònoms familiaritzar-se amb les dades que va generar la missió i programar la seva explotació científica més enllà dels objectius cosmològics que s’ha marcat el consorci”, explica l’investigador de l’Universitat Politècnica de Cartagena (UPCT) Rafael Toledo.
Gràcies a l’ampli camp de visió i l’alta resolució de Euclid, aquestes dades també són molt valuoses per a diversos estudis astrofísics a escales menors, des de cúmuls de galàxies fins a objectes de grandària planetària. Tots els articles publicats avui estan dedicats a aquesta ciència no cosmològica, també anomenada ciència de llegat.
IA i ciència ciutadana per desentranyar els misteris ocults en les dades d’Euclid
S’espera que Euclid capturi imatges de més de 1.500 milions de galàxies al llarg de sis anys, enviant al voltant de 100 GB de dades diàries. Un conjunt de dades tan impressionantment gran genera oportunitats increïbles per al descobriment, però també enormes desafiaments a l’hora de buscar, analitzar i catalogar galàxies. L’avenç dels algoritmes d’intel·ligència artificial, en combinació amb milers de voluntaris i experts en ciència ciutadana, està desenvolupant un paper fonamental.
En agost de 2024, membres del Consorci Euclid van llençar una primera campanya de ciència ciutadana en la plataforma Zooniverse, reunint milers de voluntaris para entrenar un algoritme d’aprenentatge profund que classifica les morfologies de les galàxies. El catàleg resultant, basat en el primer 0,45% dels aproximadament 100 milions de galàxies de baix desplaçament al roig que Euclid finalment capturarà amb detall, ja han demostrat ser valuoses per als investigadors.
A més, gràcies a aquest gran volum de dades d’alta qualitat, els científics van poder observar diferències respecte a les formes i característiques de les galàxies simulades. També van investigar com diferents entorns, taxes de formació d’estrelles i morfologies estan vinculats i condueixen a l’evolució de les galàxies en diverses èpoques del nostre Univers.
En aquest sentit, l’estudi liderat per Marc Huertas-Company, investigador de l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC), va emprar la combinació única d’ampli camp de visió i resolució de Euclid, juntament amb els models entrenats gràcies a voluntaris de tot el món que van participar en la campanya de ciència ciutadana, per quantificar l’abundància de barres i la seva evolució amb el temps còsmic.
“La publicació de les dades Q1 demostra el poder transformador del telescopi Euclid per a l’estudi de la física galàctica. També confirma el creixent impacte de la IA en l’anàlisi de dades cada vegada més voluminós i complexos en astrofísica. Aproximadament el 50% dels articles científics publicats amb aquestes primeres dades de Euclid es basen en mètodes de IA”, afegeix Marc Huertas-Company. “El IAC ha liderat el desenvolupament de xarxes neuronals profundes per a l’estudi de la morfologia de galàxies gràcies a una campanya de ciència ciutadana. En tan sols uns mesos d’observacions, Euclid i la IA han identificat 10 vegades més galàxies barrades que en més de vint anys d’observacions amb el Telescopi Espacial Hubble i el Telescopi Espacial James Webb”.
Mitjançant una altra campanya de ciència ciutadana amb l’ajuda de més de 1.000 participants i algorismes d’aprenentatge automàtic recentment entrenats, es van identificar més de 500 candidats a lents gravitacionals fortes a escala galàctica en els camps Q1. “La resolució de les dades de Euclid ens va permetre observar aquests sistemes de lents amb un detall increïble, i aquestes dades són només una petita fracció de les lents que esperem trobar en els pròxims anys a mesura que continua l’estudi”, afirma Philip Holloway, estudiant de doctorat de la Universitat d’Oxford. Aquests fenòmens inusuals, predits per la relativitat general d’Einstein, són eines inavaluables per comprendre la distribució de la matèria fosca al voltant de les galàxies, estudiar la dinàmica interna dels cúmuls de galàxies i fins i tot descobrir galàxies prèviament ocultes. Fins ara, només s’havien observat unes 150 d’aquestes lents amb telescopis espacials.
Un altre estudi, publicat avui, liderat per la investigadora de l’IAC Malgorzata Siudek, presenta AstroPT, un potent model d’IA que aprèn d’imatges y patrons de llum (SED) de galàxies sense la necessitat de grans quantitats de dades etiquetades per humans. Gràcies a les imatges ultranítides d’Euclid y a les observacions infrarroges profundes del cel, el model d’IA pot aprendre, més que mai, de dades amb major qualitat i diversitat.
“Explorem l’ús de models d’IA fundacionals, similars als utilitzats en ChatGPT, per a l’exploració de dades. Aquests models intel·ligents són capaços de realitzar multitud de tasques per a les quals no van ser entrenades específicament i obren una nova via per a l’ús de la IA en la ciència” afirma Malgorzata Siudek. “Les observacions d’Euclid, a causa del seu volum i complexitat, són ideals per al desenvolupament de la nova generació d’IA”.
La missió espacial Euclid també ha marcat el començament d’una nova era en l’estudi dels AGN, que representen la fase brillant dels forats negres supermassius en el centre de gairebé totes les galàxies. “Aquestes dades ens ajuden a comprendre millor com els forats negres i les seves galàxies amfitriones creixen junts al llarg de la història còsmica”, afirma Berta Margalef-Bentabol, investigadora postdoctoral del Netherlands Institute for Space Research. Mitjançant algorismes avançats d’IA, els investigadors han creat vastos catàlegs de AGN i quàsars vermells (AGN extremadament lluminosos), que inclouen milers de nous candidats amb mesuraments de posició sense precedents en una àmplia àrea del cel, i ara poden confirmar estadísticament com les fusions de galàxies impulsen l’activitat dels AGN.
Rastrejant la xarxa còsmica en els camps profunds d’Euclid
Euclid cartografia l’Univers al llarg del temps còsmic i rastreja l’evolució de les estructures a gran escala que formen la denominada xarxa còsmica. Utilitzant els camps Q1, els investigadors han recuperat amb èxit filaments de galàxies i han explorat el seu paper en la morfologia i l’alineació de les galàxies molt més enllà dels límits previs, així com les propietats i entorns que fan que els cúmuls de galàxies es connectin a aquests filaments. “Per primera vegada, estem estudiant la xarxa còsmica de manera estadística en una àrea molt extensa”, afirma Simona Mei, professora de la Universitat Paris Cité (CNRS/*IN2P3/*APC). Com a components clau de la xarxa còsmica, s’han descobert i caracteritzat nombrosos cúmuls de galàxies prèviament desconeguts, alguns dels primers temps del nostre Univers, i molts d’ells amb fortes característiques de lent gravitacional.
Gràcies al vast camp de visió de Euclid i a la seva capacitat per detectar objectes tènues i distants, els investigadors han identificat milers de noves galàxies nanes candidates, així com milers de misteriosos candidats a “petits punts vermells”: objectes de l’univers primerenc observats per primera vegada fa uns anys amb el JWST. Euclid també ha permès determinar les galàxies amfitriones de diverses fonts brillants transitòries que anteriorment no les tenien, així com les propietats físiques de galàxies vermelles massives i polsoses de l’univers primerenc, la qual cosa demostra una vegada més la capacitat de Euclid per proporcionar dades molt valuoses d’una àmplia gamma d’objectes i edats còsmiques.
Futures fites de la missió Euclid
“És impressionant com una sola observació de les àrees de camps profunds ens ha proporcionat una gran quantitat de dades que poden fer-se servir per diverses finalitats astronòmiques: des de formes de galàxies fins a lents d’alta intensitat, cúmuls i formacions estel·lars, entre altres” , afirma Valeria Pettorino, científica de projecte de l’ESA per a Euclid. “Observarem cada camp profund entre 30 i 52 vegades al llarg dels sis anys de la missió Euclid, millorant cada vegada la resolució amb la qual veiem aquestes àrees i el nombre d’objectes que podrem observar. Imaginin els descobriments que ens esperen”.
La pròxima publicació de dades del Consorci Euclid se centrarà en l’estudi nominal i la ciència central de Euclid, incloent resultats sobre la naturalesa de l’energia fosca. La primera publicació mundial de dades està prevista per a octubre de 2026. S’esperen almenys altres dues publicacions ràpides i altres dues publicacions de dades abans de 2031, data prevista per a la finalització de l’estudi principal de Euclid.
Més informació
La publicació de dades del 19 de març del 2025 es descriu en diversos articles científics que encara no han passat pel procés d’avaluació d’experts, però que s’enviaran a la revista Astronomy & Astrophysics. Una preimpresió dels articles està disponible aquí des de el 19 de març a les 12:00 CET. POdeu trobar informació més detallada aquí.
Les publicacions “ràpides” (Q1) d’Euclid, com la del 19 de març, corresponen a àrees seleccionades i tenen com a objectiu mostrar els productes de dades que s’esperen a les principals publicacions de dades posteriors, així com permetre als científics perfeccionar les seves eines d’anàlisi de dades com a preparació. Les primeres dades cosmològiques de la missió es publicaran l’octubre de 2026. Les dades acumulades en múltiples passades addicionals de les ubicacions del camp profund s’inclouran en la publicació de dades de 2026.
Les tres vistes prèvies del camp profund ara es poden explorar a ESASky a partir del 19 de març a les 12:00 CET:
Euclid és una missió europea, construïda i operada per l’ESA, amb contribucions de la NASA. El Consorci Euclid, format per més de 2.000 científics de 300 instituts a 15 països europeus, EUA, Canadà i Japó, és responsable de proporcionar els instruments científics i l’anàlisi de dades científiques. Euclid és una missió de classe mitjana del Programa de Visió Còsmica de l’ESA.
L’instrument visible (VIS) i l’espectròmetre i fotòmetre d’infraroig proper (NISP) van ser desenvolupats i construïts per un consorci de científics i enginyers de 15 països, molts d’Europa, però també dels EUA, el Canadà i el Japó.
Espanya té una implicació important en la missió, amb un paper destacat al Consorci que ha liderat la missió des del seu origen. L’ICE-CSIC, l’IFAE i l’IEEC han estat involucrats des del 2006 en els conceptes inicials de la missió i han estat responsables del disseny, la construcció, el muntatge i les proves de validació del Filter Wheel Assembly (FWA) de l’instrument NISP. Juntament amb el PIC, són responsables de l’esforç de simulació cosmològica a la missió Euclid. UPCT, en col·laboració amb l’IAC, ha estat responsable del disseny, la construcció i la validació de l’electrònica de control de l’Instrument NISP.
A més, a Euclid hi participen al voltant de 80 empreses europees, de les quals 9 són espanyoles, entre elles Airbus, Alter Technology, Crisa, Deimos Space, GTD, Navair, Sener i Thales Alenia Space Espanya. A més de 20 institucions espanyoles, hi ha al voltant de 100 científics preparant l’explotació científica de la missió per desentranyar els misteris de l’univers fosc.
Per a consultes de premsa, contactar amb Jorge Rivero González (rivero@ice.csic.es)
En aquesta imatge d’una zona del Camp Profund Sud de Euclid s’aprecien diversos cúmuls galàctics enormes, així com llum intracúmulo i lents gravitacionals. El cúmul pròxim al centre es denomina J041110.98-481939.3 i es troba a gairebé 6.000 milions d’anys llum de distància. Crèdits: AQUESTA/Euclid/Consorci Euclid/NASA, processament d’imatges per J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi.