Euclid publica un tresor de dades per estudiar l’univers fosc

Avui, 19 de març de 2025, la missió Euclid de l’Agència Espacial Europea (ESA) 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 mides prenen protagonisme i ofereixen una visió 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 expliquen el processament d’aquestes dades, publicats avui a arXiv.

La publicació de dades, que abasta una àrea enorme del cel en tres mosaics, també inclou nombrosos cúmuls de galàxies, nuclis actius de galàxies (AGN) i fenòmens transitoris, així com el primer estudi de classificació de més de 380.000 galàxies i 500 candidats a lents gravitatòries, recopilats mitjançant la combinació d’intel·ligència artificial i ciència ciutadana. Tot això estableix les bases per a l’àmplia gamma de temes que Euclid abordarà amb el seu ric conjunt de dades.

«Euclid demostra una vegada més ser la màquina de descobriment definitiva. Està estudiant galàxies a gran escala, cosa que ens permet explorar la nostra història còsmica i les forces invisibles que configuren el nostre 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 per abordar algunes de les preguntes més intrigants de la ciència moderna. Amb això, l’ESA compleix 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 d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC). «Tanmateix, fins i tot una fracció tan petita de les dades ens ha permès realitzar molts estudis científicament rellevants que ara presentem».

Les dades revelades avui ofereixen un primer cop d’ull a l’estudi cosmològic d’Euclid. Els anomenats camps Q1 il·lustren allò que els científics de la Col·laboració Euclid analitzaran exhaustivament per cartografiar l’estructura a gran escala de l’Univers al llarg del temps còsmic i investigar la naturalesa de la matèria i l’energia fosca en els pròxims anys. Amb una superfície al cel d’aproximadament 63 graus quadrats, equivalent a més de 300 vegades la superfície de la Lluna plena, aquestes observacions representen les àrees contigües més grans del cel mai observades amb un telescopi espacial òptic/d’infraroig proper.

«La cobertura del cel assolida fins ara 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 pròxims anys», 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, tenen una profunditat i un detall impressionants. Permeten als astrònoms familiaritzar-se amb les dades que generarà la missió i planificar-ne l’explotació científica més enllà dels objectius cosmològics que s’ha fixat el consorci», explica Rafael Toledo, investigador de la Universitat Politècnica de Cartagena (UPCT).

Gràcies al gran camp de visió i l’alta resolució d’Euclid, aquestes dades extraordinàries també són molt valuoses per a diversos estudis astrofísics a escales més petites, des de cúmuls de galàxies fins a objectes de mida planetària. Tots els articles publicats avui estan dedicats a aquesta ciència no cosmològica, també anomenada ciència de llegat.

Es preveu 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 diàriament. Un conjunt de dades tan impressionant genera oportunitats de descobriment increïbles, però també grans desafiaments a l’hora de buscar, analitzar i catalogar galàxies. L’avenç dels algoritmes d’intel·ligència artificial (IA), combinat amb la participació de milers de voluntaris i experts en ciència ciutadana, està tenint un paper fonamental.

A l’agost de 2024, membres del Consorci Euclid van llançar una primera campanya de ciència ciutadana a la plataforma Zooniverse, i van reclutar milers de voluntaris per entrenar un algoritme d’aprenentatge profund capaç de classificar les morfologies de les galàxies. El catàleg resultant, basat en el primer 0,45 % dels aproximadament 100 milions de galàxies amb baix desplaçament cap al vermell que Euclid capturarà amb detall, ja ha demostrat ser valuós per als investigadors.

A més, gràcies a aquest gran volum de dades d’alta qualitat, els científics han pogut observar diferències entre les formes i característiques de les galàxies simulades. També han investigat com diferents entorns, taxes de formació estel·lar i morfologies estan connectats i influeixen en l’evolució de les galàxies en diferents èpoques de l’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 del gran camp de visió i la resolució d’Euclid, juntament amb els models entrenats gràcies als voluntaris de tot el món que van participar en la campanya de ciència ciutadana, per quantificar l’abundància de barres i la seva evolució al llarg del 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 cop més voluminoses i complexes en astrofísica. Aproximadament el 50 % dels articles científics publicats amb aquestes primeres dades d’Euclid es basen en mètodes d’IA», afegeix Marc Huertas-Company. «L’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 només 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 algoritmes d’aprenentatge automàtic recentment entrenats, es van identificar més de 500 candidats a lents gravitatòries fortes a escala galàctica en els camps Q1. «La resolució de les dades d’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 continuï l’estudi», afirma Philip Holloway, doctorand de la Universitat d’Oxford.

Aquests fenòmens inusuals, predits per la relativitat general d’Einstein, són eines de valor incalculable 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.

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. Fent servir les dades dels 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 els entorns que connecten els cúmuls de galàxies amb 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 de l’Univers, i molts d’ells amb fortes característiques de lent gravitatòria.

La pròxima publicació de dades del Consorci Euclid se centrarà en l’estudi nominal i la ciència central d’Euclid, incloent-hi resultats sobre la naturalesa de l’energia fosca. La primera publicació mundial de dades està prevista per a l’octubre de 2026. S’esperen almenys dues publicacions ràpides més i dues publicacions de dades addicionals abans del 2031, data prevista per a la finalització de l’estudi principal d’Euclid.