ћјќ
Ќауково-досл≥дний ≥нститут
ћиколањвська астроном≥чна обсерватор≥€


ћ≥н≥стерство осв≥ти ≥ науки
right
–усский English ”крањнська
   

2010-11-02 16:45:01

ќпорные системы отсчета в астрономии

јстрометри€ €вл€етс€ разделом астрономии, который с древнейших времен занимаетс€ определением положений небесных светил. ≈сли дать более строгое определение, то «астрометри€ – наука, котора€ на основе получени€ координат небесных тел и изучени€ вращени€ «емли... создает опорную инерциальную пространственную систему координат и согласованный комплекс фундаментальных астрономических посто€нных, реализующий св€зь этой системы с «емлей» [1].

ќпорна€ система координат на небе реализуетс€, как правило, в виде каталога точных положений избранных объектов. ƒо 1997 года в качестве таких опорных объектов выступали звезды. ќднако использование звезд в качестве опорной системы св€зано с решением сложного вопроса определени€ собственных движений самих звезд.

¬о ¬селенной существуют такие классы удаленных объектов, как радиогалактики и квазары, которые обладают мощным радиоизлучением, в то же врем€ €вл€€сь практически неподвижными дл€ наблюдател€ в —олнечной системе. »х положени€ были определены с помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (–—ƒЅ) с непревзойденной дл€ других методов точностью. Ёто позволило астрономам в 1997 году перейти к новой высокоточной опорной системе небесных координат, оси которой «закреплены» на небесной сфере с помощью каталога положений внегалактических радиоисточников. Ёта система получила название ICRS - International Celestial Reference System (ћеждународна€ небесна€ система координат). Ќачало системы ICRS находитс€ в барицентре —олнечной системы (ее центре масс). ¬ качестве первичной реализации новой опорной системы координат был прин€т каталог положений 608 внегалактических радиоисточников I—RF - International Celestial Reference Frame (ћеждународна€ небесна€ система отсчета).  аталог I—RF2, который с 1 €нвар€ 2010 года поддерживает координатную сетку I—RS на небесной сфере, включает высокоточные положени€ уже 3414 внегалактических объектов. —в€зь с первоначальным каталогом I—RF осуществл€етс€ с помощью 138 общих внегалактических источников. ƒл€ поддержани€ высокой точности и стабильности опорной системы этот каталог посто€нно контролируетс€ и измен€етс€. ‘актически, система ICRS €вл€етс€ независимой от оптических систем координат (единственной общей точкой €вл€етс€ нуль-пункт пр€мого восхождени€, который согласуетс€ по пр€мому восхождению квазара 3— 273¬). ѕоэтому использование ее дл€ наблюдений объектов в других област€х спектра (прежде всего, в оптической) требует решени€ проблемы распространени€ этой опорной системы на другие диапазоны волн. Ёто делает задачу согласовани€ и поддержани€ св€зи оптической и радио систем координат крайне важной дл€ обеспечени€ единой системы координат в астрономии.

”спешное завершение космической миссии Hipparcos (1989-1993 гг.) привело к созданию высокоточных каталогов положений звезд - Hipparcos и Tycho.  аталог Hipparcos содержит 118218 звезд до 12.5 звездной величины; точность положений, собственных движений и параллаксов составл€ет 1 mas (миллисекунда дуги); плотность звезд на небесной сфере в среднем составл€ет 3 звезды на квадратный градус.  аталог Tycho составл€ют положени€ 1058332 звезд; точность от 7 до 25 mas; плотность звезд в среднем 26 на квадратный градус. —огласно рекомендаци€м ћеждународного јстрономического —оюза (ћј—), модифицированна€ система каталога Hipparcos называетс€ небесной опорной системой координат Hipparcos - Hipparcos Celestial Reference Frame (HCRF). ќна €вл€етс€ первичной реализацией системы ICRS в оптической области спектра.

Ќа сегодн€шний день согласование двух систем (оптической и радио) сводитс€ к определению углов взаимной ориентации осей. ƒл€ этого необходимо иметь общие объекты, дл€ которых известны положени€ и собственные движени€ по наблюдени€м в оптическом и радио диапазонах длин волн.

ќдним из способов решени€ этой задачи €вл€етс€ определение координат внегалактических радиоисточников в системе HCRF.  ак известно, каталог Hipparcos содержит лишь €ркие объекты, а большинство внегалактических радиоисточников имеют очень слабые звездные величины, что требует дл€ их наблюдений использовани€ больших астрофизических телескопов. Ќа прот€жении 2000-2006 годов Ќиколаевска€ обсерватори€ принимала участие в международном проекте по определению параметров взаимной ориентации оптической и радио систем координат. ¬ проекте участвовали астрономические учреждени€  ита€ (Ўанхайска€ обсерватори€), –оссии ( азанский университет), “урции (Ќациональна€ обсерватори€ “урции) и ”краины (Ќиколаевска€ астрономическа€ обсерватори€). — помощью телескопа RTT150 (диаметр зеркала 1.5 м, “урци€, гора Ѕакырлытэпе) и телескопа ёнаньской обсерватории (диаметр зеркала 1 м,  итай) были получены оптические наблюдени€ около 300 внегалактических радиоисточников списка ICRF и вычислены их положени€. ѕолученные разности оптических и радиоположений были использованы дл€ контрол€ и уточнени€ параметров взаимной ориентации оптической и радио систем координат. –езультаты показали отсутствие значимых расхождений между системами на уровне точности 4 - 5 угловых миллисекунд [3, 4].

—ледует отметить, что пр€мое использование высокоточных космических каталогов Hipparcos и Tycho дл€ определени€ положений радиоисточников невозможно из-за малой плотности звезд в этих каталогах. ѕоэтому важной задачей в данном направлении €вл€етс€ распространение системы HCRF на область более слабых звезд.  роме того, собственные движени€ звезд, определенные космическим аппаратом на коротком периоде наблюдений, показали значительные расхождени€ с наземными собственными движени€ми, определенными по большой разности эпох. ¬ыдающимс€ событием современной астрометрии стало создание каталога Tycho2 (2539913 звезд) - результата объединени€ позиционных данных эксперимента Tycho и более 140 наземных каталогов 20-го столети€ дл€ определени€ собственных движений. »спользование каталога Tycho2 в качестве опорного позволило расширить HCRF до 17-й звездной величины в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн. »з наиболее известных высокоточных каталогов следует также отметить такие каталоги, как UCAC3 [10], CMC14 [6] и 2MASS [7]. Ќесмотр€ на то, что потенциальные точности и предельные звездные величины, достигнутые космической астрометрией, таковы, что наземные инструменты конкурировать с ними не могут, роль наземной астрометрии заключаетс€ в дополнении этих наблюдений в тех област€х, где «космический» вклад незначителен или его нет вообще. —равнение «мгновенных» (полученных с помощью космической астрометрии) и «наземных» значений собственных движений звезд дает дополнительную информацию о физической природе изучаемых объектов, позвол€ет сделать предположение о наличии или отсутствии невидимых компонент, в то врем€ как высока€ стоимость и ограниченный срок действи€ космических аппаратов делают невозможным решение задач, св€занных с пониманием кинематики и динамики нашей √алактики, дл€ которых требуютс€ массовые точные определени€ собственных движений звезд и их параллаксов.

ќсобый интерес дл€ астрономов представл€ют звезды с большими собственными движени€ми. Ёто св€зано прежде всего с тем, что, как правило, эти звезды наход€тс€ относительно близко от —олнца. Ёто позвол€ет использовать их дл€ решени€ таких задач, как уточнение модели нашей √алактики, расположение —олнца в ней, определение особенностей строени€ и эволюции различных галактических подсистем.

Ѕольшой процент звезд, имеющих большие собственные движени€, составл€ют звезды низкой светимости (белые, красные и коричневые карлики), что дает возможность использовать их дл€ поиска и изучени€ звезд с невидимыми спутниками. ѕоскольку эти звезды относительно быстро измен€ют свое положение на фоне более далеких звезд, они также могут выступать в качестве линзирующих объектов при проведении высокоточных космических экспериментов. Ќаземные наблюдени€ могут помочь в задаче предвычислени€ этих €влений, веро€тности их наступлени€ и продолжительности.

¬ насто€щее врем€ на Ќиколаевском аксиальном меридианном круге ведутс€ регул€рные наблюдени€ звезд с высокими собственными движени€ми в рамках фундаментальной научно-исследовательской работы «”точнение кинематических параметров звезд и звездных подсистем √алактики на основе ѕ«—-наблюдений избранных зон». –абота над темой будет проходить на прот€жении 2010-2012 гг. –уководителем темы €вл€етс€ директор Ќ»» Ќјќ, доктор физ.-мат. наук, профессор ѕинигин √.».

Ћитература:

1. ѕодобед ¬.¬., Ќестеров ¬.¬. ќбща€ астрометри€ . – ћ.: Ќаука. √лавна€ редакци€ физико–математической литературы, 1982. – 576с.

2. ’руцка€, ≈., ’овричев, ћ., »змайлов, »., Ѕережной, ј. ѕулковска€ программа исследовани€ звезд с большими собственными движени€ми.// »зв. √јќ є219, 2009, в.4, с.355-360.

3. Aslan Z. , Gumerov R., Jin W., Khamitov I., Maigurova N., Pinigin G., Protsyuk Y., Shulga A., “ang Z., Wang S. Results of Joint project on linking optical–radio reference frames // Kinematics and Physics of Celestial Bodies Suppl. Ser.– 2005. – є 5. – P. 333–337.

4. Aslan Z., Gumerov R., Jin W., Khamitov I., Maigurova N., Pinigin G., “ang Z., Wang S. Optical counterpart positions of extragalactic radio sources and connecting optical and radio reference frames // Astron. and Astroph., - 2010. - V. 510. - id.A10

5. Archinal B.A., Arias E.F., Gontier A.- M., Mercuri – Moreau C. Phisical characteristics of radio sources // IERS Techical Note 23. – 1997. - P.II–11 – II–24.

6. http://www.ast.cam.ac.uk/~dwe/SRF/camc.html

7. http://www.ipac.caltech.edu/2mass/

8. Hog E., Fabricius C., Makarov V.V., Urban S. The Tycho–2 Catalogue of the 2.5 million brighters stars // Astron. Astrophys. – 2000. – V. 355 .– L 27– L30.

9. The Hipparcos and Tycho catalogues. Astrometric and photometric star catalogues derived from the ESA Hipparcos Space Astrometry Mission, Publisher: Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division, 1997.

10. Zacharias N., et al. The Third US Naval Observatory CCD Astrograph Catalog (UCAC3) // Astron. J. – 2010. – V. 139. – P. 2184–2199.

11. Salim, S., Gould, A., Nearby Microlensing Events: Identification of the Candidates for theSpace Interferometry Mission.// Astrophysical Journal, 2000, Volume 539, Issue 1, pp. 241-257.

PICTURES

This huge ball of stars predates our Sun. This huge ball of stars predates our Sun.


If you could only see If you could only see


IAU NEWS