Le 19 mars 2025, la mission Euclid de l'Agence spatiale européenne publie son premier lot de données d'enquête, y compris un aperçu de ses champs profonds. Ici, des centaines de milliers de galaxies de différentes formes et tailles occupent le devant de la scène et montrent un aperçu de leur organisation à grande échelle dans le Web cosmique.
Couvrant une énorme zone du ciel en trois mosaïques, la version de données comprend également de nombreux grappes de galaxies, des noyaux galactiques actifs et des phénomènes transitoires, ainsi que la première étude de classification de plus de 380 000 galaxies et 500 criminels de lentilles gravitationnelles compilées par l'intelligence artificielle combinée et les efforts des sciences citoyennes.
Tout cela définit la scène pour le large éventail de sujets que le détective Euclide de l'univers noir devrait aborder avec son riche ensemble de données.
« Euclid se montre une fois de plus comme la machine de découverte ultime. Il étudie les galaxies à la plus grande échelle, nous permettant d'explorer notre histoire cosmique et les forces invisibles qui façonnent notre univers », explique le directeur des sciences de l'ESA, le professeur Carole Mundell.
« Avec la publication des premières données de l'enquête d'Euclid, nous déverrouillons un trésor d'informations pour que les scientifiques plongent et abordons certaines des questions les plus intrigantes de la science moderne. Avec cela, ESA livre son engagement à permettre les progrès scientifiques pour les générations à venir. »
Tracer le Web Cosmic dans les champs profonds d'Euclid
Euclid a repéré les trois zones du ciel où il finira par fournir les observations les plus profondes de sa mission. En seulement une semaine d'observations, avec un scan de chaque région jusqu'à présent, Euclid avait déjà repéré 26 millions de galaxies.
Les plus éloignés de ceux-ci sont jusqu'à 10,5 milliards d'années-lumière. Les champs contiennent également une petite population de quasars brillants qui peuvent être vus beaucoup plus loin. Dans les années à venir, Euclid passera au-dessus de ces trois régions des dizaines de fois, capturant beaucoup plus de galaxies lointaines, ce qui rend ces domaines vraiment «profonds» à la fin de la mission nominale en 2030.
Mais le premier aperçu de 63 degrés carrés du ciel, la zone équivalente de plus de 300 fois la pleine lune, donne déjà un aperçu impressionnant de l'échelle du grand atlas cosmique d'Euclide lorsque la mission est terminée. Cet atlas couvrira un tiers du ciel entier – 14 000 degrés carrés – dans ce détail de haute qualité.
« Il est impressionnant de voir comment une observation des zones de champ profond nous a déjà donné une multitude de données qui peuvent être utilisées à diverses fins en astronomie: des formes de galaxie aux objectifs forts, des grappes et de la formation des étoiles, entre autres », explique Valeria Pettorino, scientifique du projet Euclid d'Euclid d'ESA.
« Nous observerons chaque champ profond entre 30 et 52 fois par rapport à la mission de six ans d'Euclid, améliorant chaque fois la résolution de la façon dont nous voyons ces domaines et le nombre d'objets que nous parvenons à observer. Pensez simplement aux découvertes qui nous attendent. »
Pour répondre aux mystères pour lesquels il est conçu, Euclide mesure la grande variété de formes et la distribution de milliards de galaxies très précisément avec son instrument visible à haute résolution (VIS), tandis que son instrument proche infrarouge (NISP) est essentiel pour démêler les distances et les masses de galaxies.
Les nouvelles images présentent déjà cette capacité pour des centaines de milliers de galaxies et commencent à faire allusion à l'organisation à grande échelle de ces galaxies dans le Web cosmique.
Ces filaments de matière ordinaire et de matière noire tissent à travers le cosmos, et à partir de ceux-ci, des galaxies se sont formées et ont évolué. Il s'agit d'une pièce essentielle dans le puzzle pour comprendre la nature mystérieuse de la matière noire et de l'énergie sombre, qui semblent ensemble 95% de l'univers.
« Le plein potentiel d'Euclide pour en savoir plus sur la matière noire et l'énergie noire à partir de la structure à grande échelle du Web Cosmic ne sera atteinte que lors de sa réalisation de toute l'enquête. D'Astrophysique de Paris, France.
Les humains et l'IA classent plus de 380 000 galaxies
Euclide devrait capturer des images de plus de 1,5 milliard de galaxies sur six ans, renvoyant environ 100 Go de données chaque jour. Un ensemble de données si impressionnant crée des opportunités de découverte incroyables, mais d'énormes défis lorsqu'il s'agit de rechercher, d'analyser et de cataloguer les galaxies. L'avancement des algorithmes de l'intelligence artificielle (IA), en combinaison avec des milliers de volontaires et d'experts des sciences des citoyens humains, joue un rôle essentiel.
« Nous sommes à un moment pivot en termes de façon dont nous abordons les enquêtes à grande échelle en astronomie. L'IA est une partie fondamentale et nécessaire de notre processus afin d'exploiter pleinement le jeu de données d'Euclid », explique Mike Walmsley, Euclid Consortium Scientist basé à l'Université de Toronto, au Canada, qui a été fortement impliqué dans les algorités approfondies astronomiques pour le dernier.
« Nous construisons les outils et fournissons les mesures. De cette façon, nous pouvons fournir des sciences de pointe en quelques semaines, par rapport au processus de plusieurs années d'analyse de grandes enquêtes comme celles-ci dans le passé », ajoute-t-il.
Une étape importante dans cet effort est le premier catalogue détaillé de plus de 380 000 galaxies, qui ont été classés selon des caractéristiques telles que les bras en spirale, les barres centrales et les queues de marée qui déduisent des galaxies fusionnées. Le catalogue est créé par l'algorithme AI « ZOOBOT ». Au cours d'une campagne intensive d'un mois sur le zoo de Galaxy l'année dernière, 9976 bénévoles humains ont travaillé ensemble pour enseigner à Zoobot à reconnaître les fonctionnalités de la galaxie en classant les images euclides.
Ce premier catalogue publié aujourd'hui ne représente que 0,4% du nombre total de galaxies de résolution similaire qui devrait être imagée au cours de la durée de vie d'Euclide. Le catalogue final présentera la morphologie détaillée d'au moins un ordre de grandeur plus de galaxies que jamais auparavant, aidant les scientifiques à répondre à des questions telles que la forme des bras en spirale et comment les trous noirs supermassifs se développent.
« Nous examinons les galaxies de l'intérieur à l'extérieur, de la façon dont leurs structures internes régissent leur évolution à la façon dont l'environnement externe façonne leur transformation au fil du temps », ajoute Clotilde.
« Euclid est une mine d'or de données et son impact sera de grande envergure, de l'évolution de la galaxie aux objectifs de cosmologie plus importants de la mission. »
Moteur de découverte de lentille gravitationnelle
La lumière qui se dirige vers nous à partir de galaxies éloignées est pliée et déformée par la matière normale et noire au premier plan. Cet effet est appelé lentille gravitationnelle et c'est l'un des outils qu'Euclide utilise pour révéler comment la matière sombre est distribuée dans tout l'univers.
Lorsque les distorsions sont très apparentes, elle est connue sous le nom de «lentille forte», ce qui peut entraîner des caractéristiques telles que les anneaux d'Einstein, les arcs et plusieurs objectifs imagés.
En utilisant un balayage initial par les modèles d'IA, suivi de Citizen Science Inspection, de la vérification et de la modélisation des experts, un premier catalogue de 500 candidats à l'objectif fort du Galaxy-Galaxy a été publié, presque tous inconnus. Ce type de lentille se produit lorsqu'une galaxie de premier plan et son halo de matière noire agissent comme une lentille, déformant l'image d'une galaxie d'arrière-plan le long de la ligne de vue vers Euclide.
Avec l'aide de ces modèles, Euclid capturera quelque 7 000 candidats dans le cadre principal des données de cosmologie prévue pour la fin de 2026, et dans l'ordre de 100 000 lentilles fortes galaxies-galaxy à la fin de la mission, environ 100 fois plus que actuellement connues.
Euclide sera également en mesure de mesurer la lentille « faible », lorsque les distorsions des sources de fond sont beaucoup plus petites. Ces distorsions subtiles ne peuvent être détectées qu'en analysant un grand nombre de galaxies de manière statistique.
Dans les années à venir, Euclide mesurera les formes déformées de milliards de galaxies sur 10 milliards d'années d'histoire cosmique, offrant ainsi une vue 3D de la distribution de la matière noire dans notre univers.
« Euclid couvre très rapidement des zones de plus en plus grandes du ciel grâce à ses capacités d'arpentage sans précédent », explique Pierre Ferruit, directeur de mission Euclid d'ESA, qui est basé au European Space Astronomy Center (ESAC) en Espagne, qui abrite les archives des sciences astronomiques où les données d'Euclid seront disponibles.
« Ce communiqué de données met en évidence le potentiel incroyable que nous avons en combinant les forces d'Euclide, de l'IA, des sciences citoyennes et des experts en un seul moteur de découverte qui sera essentiel pour lutter contre le vaste volume de données renvoyées par Euclid. »
