La misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha publicado su primer lote de datos, incluyendo un adelanto de sus campos profundos. Los datos cubren una enorme área del cielo en tres mosaicos, numerosos cúmulos de galaxias, núcleos galácticos activos y fenómenos transitorios, así como el primer estudio de clasificación de más de 380.000 galaxias y 500 candidatos a lentes gravitacionales compilados a través de esfuerzos combinados de inteligencia artificial y ciencia ciudadana.
“Euclid se muestra una vez más como la máquina de descubrimiento definitiva. Está estudiando galaxias a la escala más grande, permitiéndonos explorar nuestra historia cósmica y las fuerzas invisibles que dan forma a nuestro Universo”, ha afirmado la directora de Ciencia de la ESA, la profesora Carole Mundell.
Red cósmica
Euclid ha explorado lastres áreas en el cielo donde proporcionará las observaciones más profundas de su misión. En solo una semana de observaciones, con un único escaneo hasta ahora de cada región, Euclid ya ha detectado 26 millones de galaxias. Las más lejanas se encuentran a 10,5 mil millones de años luz de distancia. Los campos también contienen una pequeña población de quásares brillantes que se pueden ver mucho más lejos. En los próximos años, Euclid pasará sobre estas tres regiones decenas de veces, capturando muchas más galaxias lejanas, lo que hará que estos campos sean realmente profundos al final de la misión nominal en 2030.
Pero el primer vistazo de 63 grados cuadrados del cielo, el área equivalente a más de 300 veces la Luna llena, ya da un impresionante anticipo de la escala del gran atlas cósmico de Euclid una vez la misión esté completa. Este atlas cubrirá un tercio de todo el cielo con un detalle de alta calidad.
Para responder a los misterios para los que está diseñado, Euclid mide la enorme variedad de formas y la distribución de miles de millones de galaxias de forma muy precisa con su instrumento visible por imágenes (VIS) de alta resolución, mientras que su instrumento de infrarrojo cercano (NISP) es esencial para desentrañar las distancias y masas de las galaxias. Las nuevas imágenes ya muestran esta capacidad para cientos de miles de galaxias, y empiezan a insinuar su organización a gran escala en la red cósmica. Estos filamentos de materia ordinaria y materia oscura se entretejen a través del cosmos, y a partir de ellos, las galaxias se forman y evolucionan. Se trata de una pieza esencial para la comprensión de la naturaleza misteriosa de la materia oscura y la energía oscura, que juntas parecen constituir el 95% del Universo.
La IA entra en juego
Se espera que Euclid capture imágenes de más de 1,5 mil millones de galaxias durante seis años, enviando alrededor de 100 GB de datos cada día. Un conjunto de datos tan impresionantemente grande crea increíbles oportunidades de descubrimiento, pero enormes desafíos cuando se trata de buscar, analizar y catalogar galaxias. El avance de los algoritmos de inteligencia artificial (IA), en combinación con miles de voluntarios y expertos humanos haciendo ciencia ciudadana, está jugando un papel fundamental.
Un hito importante en este esfuerzo es el primer catálogo detallado de más de 380.000 galaxias, que se han clasificado atendiendo a ciertas características como brazos espirales, barras centrales y colas de marea que infieren la fusión de galaxias. El catálogo está creado por el algoritmo de IA Zoobot. Durante una intensa campaña de un mes en Galaxy Zoo llevada a cabo el año pasado, 9976 voluntarios humanos trabajaron juntos para enseñar a Zoobot a reconocer las características de las galaxias clasificando imágenes de Euclid.
Este primer catálogo divulgado hoy representa apenas el 0,4% del total de galaxias de similar resolución que se espera sean fotografiadas a lo largo de la vida de Euclid. El catálogo final presentará la morfología detallada de al menos un orden de magnitud más de galaxias nunca antes medidas, ayudando a los científicos a responder cómo se forman los brazos espirales y cómo crecen los agujeros negros supermasivos.
Un motor de descubrimiento de lentes gravitacionales
La luz que viaja hacia nosotros desde galaxias distantes está doblada y distorsionada por la materia normal y oscura en primer plano. Este efecto se llama lente gravitacional y es una de las herramientas que Euclid utiliza para revelar cómo se distribuye la materia oscura a través del Universo.
Cuando las distorsiones son muy aparentes, el fenómeno se conoce como lente fuerte, y puede dar lugar a características como los anillos de Einstein, arcos, y múltiples lentes fotografiadas.
Utilizando un barrido inicial por modelos de IA, seguido de inspección de ciencia ciudadana, e investigación y modelado por personal experto, hoy se publica un primer catálogo de 500 candidatas a lentes fuertes galaxia-galaxia, casi todas ellas desconocidas hasta ahora. Este tipo de lente ocurre cuando una galaxia en primer plano y su halo de materia oscura actúan como lente, distorsionando la imagen de una galaxia en el fondo a lo largo de la línea de visión de Euclid.
Con la ayuda de estos modelos, Euclid capturará unos 7.000 candidatas en la importante publicación de datos de cosmología prevista para finales de 2026, y del orden de 100.000 lentes fuertes galaxia-galaxia para el final de la misión, alrededor de 100 veces más de lo que se conoce actualmente.
Euclid también podrá medir las lentes débiles, es decir, distorsiones de las fuentes de fondo mucho menores. Distorsiones tan sutiles solo pueden detectarse analizando un gran número de galaxias de forma estadística. En los próximos años, Euclid medirá las formas distorsionadas de miles de millones de galaxias a lo largo de 10 mil millones de años de historia cósmica, proporcionando así una visión 3D de la distribución de la materia oscura en nuestro Universo.