El IAC ha podido contribuir al cartografiado más preciso del Universo a través de los datos del satélite Euclid
El 19 de marzo de 2025, la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha publicado el primer lote de datos de su cartografiado, incluyendo un avance de sus campos profundos. En este avance, contribuye el IAC. Cientos de miles de galaxias de diferentes formas y tamaños cobran protagonismo y ofrecen un vistazo de su organización a gran escala en la red cósmica. Estas galaxias, observadas y analizadas por científicos del Consorcio Euclid, demuestran el gran potencial sin precedentes de este telescopio, diseñado para proporcionar el mapa más preciso de nuestro Universo a lo largo del tiempo.
La publicación de datos, que abarca una gran área del cielo en tres mosaicos, también incluye numerosos cúmulos de galaxias, núcleos activos de galaxias (AGN) y fenómenos transitorios, así como el primer estudio de clasificación de más de 380.000 galaxias, 500 candidatos a lentes gravitacionales y más de 5000 candidatos a oscuros objetos de masa subestelar. Todo esto sienta las bases para la amplia gama de temas que Euclid abordará con su rico conjunto de datos.
“Euclid demuestra una vez más ser la máquina de descubrimiento definitiva. Está estudiando galaxias a gran escala, lo que nos permite explorar nuestra historia cósmica y las fuerzas invisibles que configuran nuestro Universo”, afirma Carole Mundell, directora de Ciencia de la ESA. “Con la publicación de los primeros datos del cartografiado de Euclid, estamos desvelando un tesoro de información que los científicos podrán analizar y abordar algunas de las preguntas más intrigantes de la ciencia moderna. Con esto, la ESA cumple con su compromiso de impulsar el progreso científico para las generaciones futuras”, destaca.
Un avance en los datos
“Los datos que ahora publicamos representan una pequeña fracción del total de datos que Euclid recopilará”, comenta Francisco Javier Castander, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC). “Sin embargo, incluso una fracción tan pequeña de los datos nos ha permitido realizar muchos estudios científicamente relevantes que ahora presentamos”, añade.
“Los datos obtenidos con los dos instrumentos de abordo VIS y NISP cumplen sobradamente con las especificaciones de calidad y sensibilidad que establecimos hace más de 10 años para esta misión espacial. Es un gran éxito de la colaboración entre ESA y el Consorcio Euclid”, afirma Rafael Rebolo, profesor del CSIC en el IAC y miembro junto a Castander del Consejo de Dirección del Consorcio Euclid.
Primer vistazo al estudio cosmológico de Euclid
Los llamados campos Q1, desvelados ahora, ilustran lo que los científicos de la Colaboración Euclid analizarán exhaustivamente para cartografiar la estructura a gran escala del Universo a lo largo del tiempo cósmico e investigar la naturaleza de la materia y la energía oscura en los próximos años. Con una superficie en el cielo de aproximadamente 53 grados cuadrados, equivalente a más de 200 veces el tamaño de la Luna llena en el cielo, estas observaciones representan las mayores áreas contiguas de cielo jamás observadas con un telescopio espacial óptico y de infrarrojo cercano.
Gracias al amplio campo de visión y la alta resolución de Euclid, estos exquisitos datos también son muy valiosos para diversos estudios astrofísicos a escalas menores, desde cúmulos de galaxias hasta objetos de tamaño planetario. Todos los artículos publicados hoy están dedicados a esta ciencia no cosmológica, también llamada ciencia de legado.
IA y ciencia ciudadana con Euclid
Se espera que Euclid capture imágenes de más de 1.500 millones de galaxias a lo largo de seis años, enviando alrededor de 100 GB de datos diariamente. Un conjunto de datos tan impresionantemente grande genera increíbles oportunidades de descubrimiento, pero también enormes desafíos a la hora de buscar, analizar y catalogar galaxias. El avance de los algoritmos de inteligencia artificial (IA), en combinación con miles de voluntarios y expertos en ciencia ciudadana, está desempeñando un papel fundamental.
En agosto de 2024, miembros del Consorcio Euclid lanzaron una primera campaña de ciencia ciudadana en la plataforma Zooniverse, reclutando a miles de voluntarios para entrenar un algoritmo de aprendizaje profundo que clasifica las morfologías de las galaxias. El catálogo resultante, basado en el primer 0,45 % de los aproximadamente 100 millones de galaxias de bajo corrimiento al rojo que Euclid finalmente capturará con detalle, ya ha demostrado ser valioso para los investigadores. Además, gracias a este gran volumen de datos de alta calidad, los científicos pudieron observar diferencias con respecto a las formas y características de las galaxias simuladas. También investigaron cómo diferentes entornos, tasas de formación de estrellas y morfologías están vinculados y conducen a la evolución de las galaxias en diversas épocas de nuestro Universo.
El estudio liderado por Marc Huertas-Company, investigador del IAC y primer autor de uno de los artículos, empleó la combinación única de amplio campo de visión y resolución de Euclid, junto con los modelos entrenados gracias a voluntarios de todo el mundo que participaron en la campaña de ciencia ciudadana, para cuantificar la abundancia de barras en galaxias y su evolución con el tiempo cósmico.
El IAC y la IA
“La publicación de los datos Q1 demuestra el poder transformador del telescopio Euclid para el estudio de la física galáctica. También confirma el creciente impacto de la IA en el análisis de datos cada vez más voluminosos y complejos en astrofísica. Aproximadamente el 50 % de los artículos científicos publicados con estos primeros datos de Euclid se basan en métodos de IA», explica Huertas-Company. “El IAC ha liderado el desarrollo de redes neuronales profundas para el estudio de la morfología de galaxias gracias a una campaña de ciencia ciudadana. En tan solo unos meses de observaciones, Euclid y la IA han identificado 10 veces más galaxias barradas que en más de veinte años de observaciones con el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb», destaca.
Otro estudio publicado hoy, liderado por la investigadora del IAC Malgorzata Siudek, presenta AstroPT, un potente modelo de IA que aprende de imágenes y patrones de luz (SED) de galaxias, sin necesidad de grandes cantidades de datos etiquetados por humanos. Gracias a las imágenes ultranítidas de Euclid y a sus observaciones infrarrojas profundas del cielo, el modelo de IA puede aprender de datos de mayor calidad y diversidad que nunca.
“Exploramos el uso de modelos de IA fundacionales, similares a los utilizados en Chat GPT, para la exploración de datos. Estos modelos inteligentes son capaces de realizar multitud de tareas para las que no fueron entrenados específicamente y abren una nueva vía para el uso de la IA en la ciencia”, afirma Siudek. «Las observaciones de Euclid, debido a su volumen y complejidad, son ideales para el desarrollo de esta nueva generación de IA», añade.
Rastreando la red cósmica en los campos profundos de Euclid
Euclid cartografía el Universo a lo largo del tiempo cósmico y rastrea la evolución de las estructuras a gran escala que forman la denominada red cósmica. Utilizando los campos Q1, los investigadores han recuperado con éxito filamentos de galaxias y han explorado su papel en la morfología y la alineación de las galaxias mucho más allá de los límites previos, así como las propiedades y entornos que hacen que los cúmulos de galaxias se conecten a estos filamentos. «Por primera vez, estamos estudiando la red cósmica de forma estadística en un área muy extensa», afirma Simona Mei, profesora de la Universidad Paris Cité (CNRS/IN2P3/APC).
Como componentes clave de la red cósmica, se han descubierto y caracterizado numerosos cúmulos de galaxias previamente desconocidos, algunos de los primeros tiempos de nuestro Universo, y muchos de ellos con fuertes características de lente gravitacional. «Los primeros datos de Euclid demuestran su capacidad de revelar cúmulos de galaxias en formación en el universo lejano con facilidad», señala Helmut Dannerbauer, investigador del IAC y coautor de otro de los artículos publicados.
Gracias al vasto campo de visión de Euclid y a su capacidad para detectar objetos tenues y distantes, los investigadores han identificado miles de nuevas galaxias enanas candidatas, así como miles de misteriosos candidatos a «pequeños puntos rojos»: objetos del universo temprano observados por primera vez hace unos años con el JWST. Euclid también ha permitido determinar las galaxias anfitrionas de varias fuentes brillantes transitorias que anteriormente no las tenían, así como las propiedades físicas de galaxias rojas masivas y polvorientas del universo temprano, lo que demuestra una vez más la capacidad de Euclid para proporcionar datos muy valiosos de una amplia gama de objetos y edades cósmicas.
Revelando el Universo de bajo brillo superficial
Otro de los grandes retos de Euclid será el de develar millones de galaxias enanas, en particular las de bajo brillo superficial, así como estructuras remanentes de fusiones galácticas, colas, y el medio intergaláctico. Otro de los artículos publicados revela una gran cantidad de galaxias enanas que se esconden en el Universo: “Con solo una pequeña parte de los datos de Q1 hemos podido detectar y estudiar casi 3000 galaxias enanas. Esto corresponde a unas 180 galaxias por grado cuadrado, ¡así que la cantidad de galaxias enanas que se descubrirán a lo largo de la misión va a cambiar totalmente el paradigma en el campo de la evolución de galaxias! Con Euclid, las galaxias enanas pasarán a ser las protagonistas indiscutibles”, enfatiza Anna Ferré-Mateu, investigadora del IAC y coautora del artículo.
SUBSTELLAR, el proyecto del IAC encargado de explotar los datos de la misión con el objetivo de identificar un número sin precedentes de objetos de masa subestelar (enanas marrones y astros de masa planetaria), también lidera dos de las publicaciones basadas en los datos Q1 de Euclid. Este programa cuenta con financiación del European Research Council a través de una Advanced Grant.
Una herramienta para identificar objetos
Según Eduardo L. Martín Guerrero de Escalante, profesor de investigación del IAC y uno de los dos Independent Legacy Scientist de la misión Euclid responsable de SUBSTELLAR: «Los datos Q1 de Euclid nos han proporcionado imágenes profundas de gran campo donde hemos podido identificar más de 5000 objetos que por sus colores peculiares encajan con lo esperable para objetos ultrafríos que podrían tener masas subestelares y contribuir a las materia oscura de la Vía Láctea; varias docenas de estos objetos tienen también espectros que confirman su naturaleza subestelar. Dos investigadores postdoctorales del proyecto, Carlos Domíguez Tagle y Marusa Zerjal, lideran los primeros trabajos de ciencia subestelar con los datos Q1.”
El IAC, ha tenido también una destacada contribución en otro de los artículos en el que se identificaron 161 eventos transitorios explosivos, obteniendo mediciones de las variaciones de brillo en diferentes fases de su evolución, incluyendo antes, durante y después de sus detecciones en estudios terrestres. «Uno de los hallazgos más relevantes es la detección temprana en infrarrojo de la supernova SN 2024pvw, captada 15 días antes de su brillo máximo, lo que representa un avance significativo en el estudio de estos fenómenos”, señala Carlos. M. Gutiérrez, investigador del IAC y coautor del artículo.
“Otro resultado significativo e impresionante es la detección con medidas muy profundas de la enigmática supernova de colapso del núcleo SN 2023aew, observada 436 días después del máximo de la curva de luz”, indica Frédérick Poidevin, investigador del IAC que también ha participado en el estudio. “Estos datos, y en este trabajo hablamos solamente de una época de observaciones, demuestran el potencial de Euclid para la astronomía transitoria y abren nuevas oportunidades para estudiar la evolución de supernovas y su impacto en la evolución del Universo”, subraya el astrofísico.
Futuros hitos de la misión Euclid
“Es impresionante cómo una sola observación de las áreas de campo profundo nos ha proporcionado una gran cantidad de datos que pueden utilizarse para diversos fines astronómicos: desde formas de galaxias hasta lentes de alta intensidad, cúmulos y formación estelar, entre otros”, afirma Valeria Pettorino, científica de proyecto de la ESA para Euclid. “Observaremos cada campo profundo entre 30 y 52 veces a lo largo de los seis años de la misión Euclid, mejorando cada vez la resolución con la que vemos esas áreas y el número de objetos que podremos observar. Imaginen los descubrimientos que nos aguardan”, destaca.
La próxima publicación de datos del Consorcio Euclid se centrará en el estudio nominal y la ciencia central de Euclid, incluyendo resultados sobre la naturaleza de la energía oscura. La primera publicación mundial de datos está prevista para octubre de 2026. Se esperan al menos otras dos publicaciones rápidas y otras dos publicaciones de datos antes de 2031, fecha prevista para la finalización del estudio principal de Euclid.
Sobre Euclid y la contribución española
Euclid es una misión europea, construida y operada por la ESA, con contribuciones de la NASA. El Consorcio Euclid, formado por más de 2.000 científicos de 300 institutos en 15 países europeos, EE.UU., Canadá y Japón, es responsable de proporcionar los instrumentos científicos y el análisis de datos científicos. Euclid es una misión de clase media del Programa de Visión Cósmica de la ESA.
La contribución española a la carga útil del telescopio Euclid se ha organizado en torno a dos nodos que se unieron al consorcio científico en 2010. Por una parte, ICE-CSIC, IFAE, IEEC, PIC han sido responsables del diseño, construcción, ensamblaje y tests de validación de la rueda de filtros del instrumento NISP, así como de las simulaciones cosmológicas de la misión.
Por otra parte, el IAC y la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) se han encargado de la unidad electrónica que controla el instrumento NISP y su software de arranque. En el proyecto estuvo involucrado José Javier Díaz, responsable técnico, y Carlos M. Gutiérrez, investigador principal y coordinador. De hecho, la participación tecnológica del IAC ha sido galardonada con el EUCLID Consortium EULER Award por su destacada contribución a la instrumentación de la misión.
Además, en Euclid participan alrededor de 80 empresas europeas, de las cuales 9 son españolas, entre ellas Airbus, Alter Technology, Crisa, Deimos Space, GTD, Navair, Sener y Thales Alenia Space España. En más de 20 instituciones españolas hay alrededor de 100 científicos preparando la explotación científica de la misión para desentrañar los misterios del universo oscuro.
