МАО
Науково-дослідний інститут
Миколаївська астрономічна обсерваторія


Міністерство освіти і науки
right
Русский English Українська
   
2010-11-02 16:45:01

Опорні системи відліку в астрономії

Астрометрія — це розділ астрономії, який з найдавніших часів займається визначенням положень небесних світил. Якщо дати більш точне визначення, то «астрометрія - наука, яка на основі отримання координат небесних тіл і вивчення обертання Землі ... створює опорну інерційну просторову систему координат та узгоджений комплекс фундаментальних астрономічних постійних, який реалізує зв'язок цієї системи з Землею »[1]. Опорна система координат на небі реалізується, як правило, у вигляді каталогу точних положень обраних об'єктів. До 1997 року в якості таких опорних об'єктів виступали зірки. Проте використання зірок у якості опорної системи пов'язане з рішенням складного питання визначення власних рухів самих зірок.

У Всесвіті існують такі класи віддалених об'єктів, як радіогалактики та квазари, які володіють потужним радіовипромінюванням, в той же час будучи практично нерухомими для спостерігача в Сонячній системі. Їх положення були визначені за допомогою радіоінтерферометрії з наддовгими базами (РНДБ) з неперевершеною для інших методів точністю. Це дозволило астрономам в 1997 році перейти до нової високоточної опорної системи небесних координат, осі якої «закріплені» на небесній сфері за допомогою каталогу положень позагалактичних радіоджерел. Ця система отримала назву ICRS - International Celestial Reference System (Міжнародна небесна система координат). Початок системи ICRS знаходиться в барицентрі Сонячної системи (її центрі мас).

В якості первинної реалізації нової опорної системи координат був прийнятий каталог положень 608 позагалактичних радіоджерел IСRF - International Celestial Reference Frame (Міжнародна небесна система відліку). Каталог IСRF2, який з 1 січня 2010 року підтримує координатну сітку IСRS на небесній сфері, включає високоточні положення вже 3414 позагалактичних об'єктів. Зв'язок з початковим каталогом IСRF здійснюється за допомогою 138 загальних позагалактичних джерел. Для підтримки високої точності і стабільності опорної системи цей каталог постійно контролюється і змінюється.

Фактично, система ICRS є незалежною від оптичних систем координат (єдиною спільною точкою є нуль-пункт прямого сходження, який узгоджується по прямому сходженню квазара 3С 273В). Тому використання її для спостережень об'єктів в інших областях спектра (насамперед, в оптичній) вимагає рішення проблеми поширення цієї опорної системи на інші діапазони хвиль. Це робить задачу узгодження та підтримки зв'язку оптичної і радіо систем координат вкрай важливою для забезпечення єдиної системи координат в астрономії. Успішне завершення космічної місії Hipparcos (1989-1993 рр..) Привело до створення високоточних каталогів положень зірок - Hipparcos і Tycho. Каталог Hipparcos містить 118218 зір до 12.5 зоряної величини; точність положень, власних рухів і параллаксів становить 1 mas (мілісекунда дуги); щільність зірок на небесній сфері в середньому становить 3 зірки на квадратний градус. Каталог Tycho складається з положень 1058332 зірок; точність від 7 до 25 mas; щільність зірок у середньому 26 на квадратний градус. Згідно з рекомендаціями Міжнародного Астрономічного Союзу (МАС), модифікована система каталогу Hipparcos називається небесною опорною системою координат Hipparcos - Hipparcos Celestial Reference Frame (HCRF). Вона є первинною реалізацією системи ICRS в оптичній області спектра. На сьогоднішній день узгодження двох систем (оптичної і радіо) зводиться до визначення кутів взаємної орієнтації осей. Для цього необхідно мати загальні об'єкти, для яких відомі положення і власні руху за спостереженнями в оптичному та радіо діапазонах довжин хвиль.

Одним із способів вирішення цього завдання є визначення координат позагалактичних радіоджерел у системі HCRF. Як відомо, каталог Hipparcos містить лише яскраві об'єкти, а більшість позагалактичних радіоджерел мають дуже слабкі зоряні величини, що вимагає для їхніх спостережень використання великих астрофізичних телескопів.

Протягом 2000-2006 років Миколаївська обсерваторія брала участь у міжнародному проекті з визначення параметрів взаємної орієнтації оптичної і радіо систем координат. У проекті брали участь астрономічні установи Китаю (Шанхайська обсерваторія), Росії (Казанський університет), Туреччини (Національна обсерваторія Туреччини) і Україна (Миколаївська астрономічна обсерваторія). За допомогою телескопа RTT150 (діаметр дзеркала 1.5 м, Туреччина, гора Бакирлитепе) і телескопа Юнаньскої обсерваторії (діаметр дзеркала 1 м, Китай) були отримані оптичні спостереження близько 300 позагалактичних радіоджерел списку ICRF і обчислені їх положення. Отримані різниці оптичних та радіоположень були використані для контролю і уточнення параметрів взаємної орієнтації оптичної і радіо систем координат. Результати показали відсутність значущих розбіжностей між системами на рівні точності 4 - 5 кутових мілісекунд [3, 4].

Слід зазначити, що пряме використання високоточних космічних каталогів Hipparcos і Tycho для визначення положень радіоджерел неможливо через малу щільність зірок у цих каталогах. Тому важливим завданням у даному напрямку є поширення системи HCRF на область більш слабких зірок. Крім того, власні рухи зірок, визначені космічним апаратом на короткому періоді спостережень, показали значні розбіжності з наземними власними рухами, визначеними по великій різниці епох.

Визначною подією сучасної астрометрії стало створення каталогу Tycho2 (2539913 зірок) - результат об'єднання позиційних даних експерименту Tycho і більше 140 наземних каталогів 20-го століття для визначення власних рухів. Використання каталогу Tycho2 як опорного дозволило розширити HCRF до 17-ї зоряної величини в оптичному і інфрачервоному діапазонах довжин хвиль. З найбільш відомих високоточних каталогів слід також відзначити такі каталоги, як UCAC3 [10], CMC14 [6] і 2MASS [7].

Незважаючи на те, що потенційні точності і граничні зоряні величини, досягнуті космічною астрометрією, такі, що наземні інструменти конкурувати з ними не можуть, роль наземної астрометрії полягає в доповненні цих спостережень у тих областях, де «космічний» вклад незначний або його немає взагалі. Порівняння «миттєвих» (отриманих за допомогою космічної астрометрії) і «наземних» значень власних рухів зірок дає додаткову інформацію про фізичну природу досліджуваних об'єктів, дозволяє зробити припущення про наявність чи відсутність невидимих ​​компонентів, в той час як висока вартість і обмежений термін дії космічних апаратів унеможливлюють вирішення завдань, пов'язаних з розумінням кінематики і динаміки нашої Галактики, для яких потрібні масові точні визначення власних рухів зірок та їх параллаксів.

Особливий інтерес для астрономів представляють зірки з великими власними рухами. Це пов'язано насамперед з тим, що, як правило, ці зірки знаходяться відносно близько від Сонця. Це дозволяє використовувати їх для вирішення таких завдань, як уточнення моделі нашої Галактики, розташування Сонця в ній, визначення особливостей будови і еволюції різних галактичних підсистем.

Великий відсоток зірок, що мають великі власні рухи, складають зірки низької світності (білі, червоні й коричневі карлики), що дає можливість використовувати їх для пошуку і вивчення зірок з невидимими супутниками. Оскільки ці зірки відносно швидко змінюють своє положення на фоні більш далеких зірок, вони також можуть виступати в якості лінзуючих об'єктів при проведенні високоточних космічних експериментів. Наземні спостереження можуть допомогти в задачі перед обчислювання цих явищ, ймовірності їх настання і тривалості.

В даний час на Миколаївському аксіальному меридіанному колі ведуться регулярні спостереження зірок з високими власними рухами в рамках фундаментальної науково-дослідної роботи «Уточнення кінематичних параметрів зірок і зоряних підсистем Галактики на основі ПЗЗ-спостережень обраних зон». Робота над темою буде проходити протягом 2010-2012 рр.. Керівником теми є директор НДІ МАО, доктор фіз.-мат. наук, професор Пінігін Г.І.

Література:

1. Подобед В.В., Нестеров В.В. Общая астрометрия . – М.: Наука. Главная редакция физико–математической литературы, 1982. – 576с.

2. Хруцкая, Е., Ховричев, М., Измайлов, И., Бережной, А. Пулковская программа исследования звезд с большими собственными движениями.// Изв. ГАО №219, 2009, в.4, с.355-360.

3. Aslan Z. , Gumerov R., Jin W., Khamitov I., Maigurova N., Pinigin G., Protsyuk Y., Shulga A., Тang Z., Wang S. Results of Joint project on linking optical–radio reference frames // Kinematics and Physics of Celestial Bodies Suppl. Ser.– 2005. – № 5. – P. 333–337.

4. Aslan Z., Gumerov R., Jin W., Khamitov I., Maigurova N., Pinigin G., Тang 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

Follow this vertical panoramic view from horizon to horizon and Follow this vertical panoramic view from horizon to horizon and


Curiosity Rover Takes Selfie on Mars Curiosity Rover Takes Selfie on Mars


IAU NEWS