Euclid präsentiert 500 Kandidaten für Gravitationslinsen im ersten Datenpaket

Euclid ist eine europäische Mission, die von der ESA gebaut und betrieben wird, mit Beiträgen ihrer Mitgliedstaaten und der NASA. Ihr hochauflösendes Instrument für sichtbares Licht, VIS, misst die Formen und Verteilungen von Galaxien; das für nahes Infrarot empfindliche Instrument NISP ist entscheidend für die Untersuchung ihrer Entfernungen und Massen. Die ESA erklärt, dass diese Daten dazu beitragen werden, die großräumige Struktur des kosmischen Netzes und mithilfe von Gravitationslinsen die Verteilung dunkler Materie zu untersuchen. Das volle Potenzial der Mission, dunkle Materie und dunkle Energie anhand dieser Struktur zu erforschen, wird nach Abschluss der Durchmusterung erreicht.

Drei tiefe Felder, eine erste Beobachtung

Während einer Beobachtungswoche und bei je einem Durchgang pro Region entdeckte Euclid in den drei tiefen Feldern 26 Millionen Galaxien. Die entferntesten liegen bis zu 10,5 Milliarden Lichtjahre entfernt. Die erste veröffentlichte Ansicht umfasst 63,1 Quadratgrad. Nach Angaben der ESA wird Euclid jedes Feld im Laufe seiner sechsjährigen Mission in den kommenden Jahren 30 bis 52 Mal beobachten. Dadurch werden die Bilder verbessert und mehr Objekte erfasst. Nach dem für 2030 vorgesehenen Missionsende wird der hochwertige Atlas ein Drittel des Himmels, etwa 14 000 Quadratgrad, abdecken.

Die Bilder zeigen auch Galaxienhaufen, aktive galaktische Kerne und transiente Phänomene. Die ESA teilt mit, dass Euclid bis zum 19. März 2025 rund 2000 Quadratgrad beobachtet hatte, etwa 14 % der Gesamtfläche der Durchmusterung. Schnelle Datenveröffentlichungen wie diese präsentieren Daten aus ausgewählten Gebieten, um die von den großen Veröffentlichungen erwarteten Produkte zu veranschaulichen und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bei der Vorbereitung ihrer Analysewerkzeuge zu helfen.

Ein mit Unterstützung von Freiwilligen und Zoobot klassifizierter Katalog

Das erste Datenpaket enthält einen detaillierten Katalog mit mehr als 380 000 Galaxien, die nach Merkmalen wie Spiralarmen, zentralen Balken und Gezeitenschweifen klassifiziert wurden, welche auf Verschmelzungen hindeuten. Der Katalog wurde mit Zoobot erstellt, einem Algorithmus für künstliche Intelligenz. Während einer einmonatigen Kampagne bei Galaxy Zoo klassifizierten 9976 Freiwillige Euclid-Bilder und halfen dabei, den Algorithmus darauf zu trainieren, galaktische Merkmale zu erkennen.

Nach Angaben der ESA entspricht der Katalog 0,4 % der Gesamtzahl der Galaxien mit ähnlicher Auflösung, die während der Mission voraussichtlich fotografiert werden. Die Agentur erklärt, der endgültige Katalog werde die detaillierte Morphologie von mindestens einer Größenordnung mehr Galaxien enthalten als bisher vermessen wurden.

500 Kandidaten für starke Gravitationslinsen

Das Licht ferner Galaxien kann abgelenkt und verzerrt werden, wenn es gewöhnliche Materie und dunkle Materie im Vordergrund durchquert. Die ESA bezeichnet diesen Effekt als Gravitationslinse. Sind die Verzerrungen deutlich sichtbar, spricht man von einer starken Linse: Es können Bögen, Einsteinringe oder mehrere Bilder einer Hintergrundgalaxie entstehen.

Das veröffentlichte Datenpaket enthält 500 Kandidaten für starke Linsen zwischen Galaxien, die laut ESA fast alle zuvor unbekannt waren. Für ihre Auswahl wurden eine erste Prüfung mithilfe von Modellen künstlicher Intelligenz, die Sichtung durch Freiwillige aus der Bürgerwissenschaft, die Begutachtung durch Fachleute und Modellierung kombiniert. Bei diesen Systemen wirken eine Vordergrundgalaxie und ihr Halo aus dunkler Materie als Linse und verzerren das Bild einer Hintergrundgalaxie.

Für die große kosmologische Datenveröffentlichung, die für Ende 2026 geplant ist, erwartet die ESA rund 7000 Kandidaten; bis zum Ende der Mission sollen es in der Größenordnung von 100 000 starken Linsen zwischen Galaxien sein. Euclid wird auch schwache Linsen messen: viel kleinere Verzerrungen, die laut der Agentur nur durch statistische Analyse großer Galaxienzahlen nachweisbar sind. Die ESA erklärt, dass die Mission in den kommenden Jahren die verzerrten Formen von Milliarden Galaxien über 10 Milliarden Jahre kosmischer Geschichte hinweg messen und damit einen dreidimensionalen Blick auf die Verteilung dunkler Materie ermöglichen wird.

Was veröffentlicht wurde und was in den nächsten Datenpaketen folgt

Die ESA beschreibt die Veröffentlichung vom 19. März 2025 als Auswahl von Gebieten, die die Datenprodukte veranschaulichen und Analysen für die großen Veröffentlichungen vorbereiten soll. Die erste kosmologische Datenveröffentlichung von Euclid für die wissenschaftliche Gemeinschaft ist für Oktober 2026 vorgesehen. Sie wird Daten enthalten, die bei zusätzlichen Durchgängen durch die tiefen Felder gesammelt wurden.

Die Agentur berichtet, dass die wissenschaftlichen Arbeiten zu dieser Veröffentlichung noch nicht begutachtet worden waren und bei der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics eingereicht werden sollten. Die ESA teilte außerdem mit, dass Vorabveröffentlichungen verfügbar waren. Damit sind die von der Agentur angekündigte Veröffentlichung und die vorgestellten Datenprodukte von den zugehörigen wissenschaftlichen Arbeiten zu unterscheiden; deren Publikationsstatus ist entsprechend diesen Angaben zu beschreiben.

Euclid wurde im Juli 2023 gestartet und nahm am 14. Februar 2024 den regulären wissenschaftlichen Beobachtungsbetrieb auf. Das Euclid-Konsortium, dem mehr als 2000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 300 Einrichtungen in 15 europäischen Ländern, den Vereinigten Staaten, Kanada und Japan angehören, stellt die wissenschaftlichen Instrumente bereit und führt die Datenanalyse durch. Die NASA lieferte die Detektoren für das Nahinfrarot-Spektrometer und -Photometer NISP.