stringtranslate.com

Международная небесная система отсчета и ее реализации

Международная небесная система отсчета ( ICRS ) — это текущая стандартная небесная система отсчета , принятая Международным астрономическим союзом (МАС). Ее начало находится в барицентре Солнечной системы , с осями, которые призваны «не показывать глобального вращения относительно набора удаленных внегалактических объектов». [1] [2] Эта фиксированная система отсчета отличается от предыдущих систем отсчета, которые были основаны на Каталогах фундаментальных звезд , которые публиковали положения звезд на основе прямых «наблюдений [их] экваториальных координат , прямого восхождения и склонения» [3] и принимали в качестве «привилегированных осей ... средний экватор и динамическое равноденствие» в определенную дату и время . [4]

Международная небесная система отсчета ( ICRF ) — это реализация Международной небесной системы отсчета, использующая опорные небесные источники, наблюдаемые на радиоволнах. В контексте ICRS опорная система (RF) — это физическая реализация опорной системы, т. е. опорная система — это набор числовых координат опорных источников, полученных с использованием процедур, изложенных ICRS. [5]

Более конкретно, ICRF является инерциальной барицентрической системой отсчета, оси которой определяются измеренными положениями внегалактических источников (в основном квазаров ), наблюдаемых с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой, в то время как Gaia -CRF является инерциальной барицентрической системой отсчета, определяемой оптически измеренными положениями внегалактических источников спутником Gaia , и чьи оси вращаются для соответствия ICRF. Хотя общая теория относительности подразумевает, что нет никаких истинных инерциальных систем вокруг гравитирующих тел, эти системы отсчета важны, поскольку они не демонстрируют никакого измеримого углового вращения, поскольку внегалактические источники, используемые для определения ICRF и Gaia -CRF, находятся так далеко. ICRF и Gaia -CRF в настоящее время являются стандартными системами отсчета, используемыми для определения положений астрономических объектов . [6]

Системы отсчета и кадры

Полезно различать системы отсчета и системы отсчета. Система отсчета определяется как «каталог принятых координат набора объектов отсчета, который служит для определения или реализации конкретной системы координат». [7] Система отсчета — это более широкое понятие, охватывающее «совокупность процедур, моделей и констант, которые требуются для использования одной или нескольких систем отсчета». [7] [8]

Реализации

ICRF основан на сотнях внегалактических радиоисточников , в основном квазаров , распределенных по всему небу. Поскольку они так далеки, они, по-видимому, неподвижны для наших современных технологий, однако их положение можно измерить очень точно с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI). Положение большинства из них известно с точностью до 1 миллисекунды дуги (мсд) или лучше. [9]

В августе 1997 года Международный астрономический союз в резолюции B2 своей XXIII Генеральной ассамблеи постановил, «что каталог Hipparcos должен быть основной реализацией ICRS на оптических длинах волн». [6] Небесная система отсчета Hipparcos (HCRF) основана на подмножестве из примерно 100 000 звезд в каталоге Hipparcos . [10] В августе 2021 года Международный астрономический союз в резолюции B3 своей XXXI Генеральной ассамблеи постановил, «что с 1 января 2022 года основная реализация Международной небесной системы отсчета (ICRS) будет включать третью реализацию Международной небесной системы отсчета (ICRF3) для радиодиапазона и Gaia-CRF3 для оптического диапазона». [6]

Радиоволны (ICRF)

ICRF1

ICRF, теперь называемая ICRF1, была принята Международным астрономическим союзом (МАС) 1 января 1998 года. [2] ICRF1 была ориентирована на оси ICRS, что отражало предыдущую астрономическую систему отсчета Пятый фундаментальный каталог (FK5) . Она имела угловой уровень шума приблизительно 250 микросекунд дуги (мксекунд дуги) и стабильность оси отсчета приблизительно 20 мксекунд дуги; это было улучшением на порядок величины по сравнению с предыдущей системой отсчета, полученной из (FK5). [11] [12] ICRF1 содержит 212 определяющих источников, а также содержит положения 396 дополнительных неопределяющих источников для отсчета. Положения этих источников были скорректированы в более поздних расширениях каталога. ICRF1 согласуется с ориентацией системы отсчета Пятого фундаментального каталога (FK5) " J2000.0 " в пределах (более низкой) точности последней. [2]

ICRF2

Обновленная система отсчета ICRF2 была создана в 2009 году. [12] [13] Обновление было совместным сотрудничеством Международного астрономического союза , Международной службы вращения Земли и систем отсчета и Международной службы VLBI по геодезии и астрометрии . [14] ICRF2 определяется положением 295 компактных радиоисточников (97 из которых также определяют ICRF1). Выравнивание ICRF2 с ICRF1-Ext2, вторым расширением ICRF1, было выполнено с использованием 138 источников, общих для обеих систем отсчета. Включая неопределяющие источники, она включает 3414 источников, измеренных с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой . ICRF2 имеет минимальный уровень шума приблизительно 40 мксек и стабильность оси приблизительно 10 мксек. Поддержание ICRF2 будет осуществляться набором из 295 источников, которые имеют особенно хорошую позиционную стабильность и однозначную пространственную структуру. [15]

Данные, использованные для получения опорной системы, получены примерно за 30 лет наблюдений VLBI с 1979 по 2009 год. [12] Радионаблюдения как в S-диапазоне (2,3 ГГц), так и в X-диапазоне (8,4 ГГц) были записаны одновременно, чтобы обеспечить коррекцию ионосферных эффектов. Наблюдения привели к примерно 6,5 миллионам измерений групповой задержки среди пар телескопов. Групповые задержки были обработаны с помощью программного обеспечения, которое учитывает атмосферные и геофизические процессы. Положения опорных источников рассматривались как неизвестные, которые должны были быть решены путем минимизации среднеквадратической ошибки по измерениям групповой задержки. Решение было ограничено, чтобы соответствовать Международной наземной системе отсчета (ITRF2008) и системам параметров ориентации Земли (EOP). [16]

ICRF3

Распределение по небу 303 «определяющих источников» в ICRF3

ICRF3 — это третья крупная редакция ICRF, принятая МАС в августе 2018 года и вступившая в силу 1 января 2019 года. Моделирование учитывает эффект галактоцентрического ускорения Солнечной системы, новую функцию по сравнению с ICRF2. ICRF3 также включает измерения в трех частотных диапазонах, обеспечивая три независимые и немного отличающиеся реализации ICRS: двухчастотные измерения на 8,4 ГГц ( диапазон X ) и 2,3 ГГц ( диапазон S ) для 4536 источников; измерения 824 источников на 24 ГГц ( диапазон K ) и двухчастотные измерения на 32 ГГц ( диапазон Ka ) и 8,4 ГГц ( диапазон X ) для 678 источников. Из них 303 источника, равномерно распределенных по небу, идентифицированы как «определяющие источники», которые фиксируют оси кадра. ICRF3 также увеличивает количество определяющих источников в южном небе. [17] [18] [19]

Оптические длины волн

ГиппаркосНебесная система отсчета (HCRF)

В 1991 году Международный астрономический союз рекомендовал «предпринять или продолжить программы наблюдений с целью ... определения взаимосвязи между каталогами положений внегалактических источников и ... [звездами] каталогов FK5 и Hipparcos ». [1] Используя различные методы связывания, оси координат, определенные каталогом Hipparcos, были выровнены с внегалактической радиосистемой. [20] В августе 1997 года Международный астрономический союз признал в резолюции B2 своей XXIII Генеральной ассамблеи, «что каталог Hipparcos был завершен в 1996 году и что его система координат выровнена с системой координат внегалактических источников [ICRF1] с погрешностью в одну сигму ±0,6 миллисекунд дуги (мсд)», и постановил, «что каталог Hipparcos должен быть основной реализацией ICRS на оптических длинах волн». [2]

ВторойГайянебесная система отсчета (Гайя–CRF2)

Вторая небесная система отсчета Gaia ( Gaia –CRF2), основанная на 22 месяцах наблюдений более полумиллиона внегалактических источников космическим аппаратом Gaia , появилась в 2018 году и была описана как «первая полноценная оптическая реализация ICRS, то есть оптическая система отсчета, построенная только на внегалактических источниках». Оси Gaia -CRF2 были выровнены с прототипной версией будущей ICRF3 с использованием 2820 объектов, общих для Gaia -CRF2 и прототипа ICRF3. [21] [22]

ТретийГайянебесная система отсчета (Гайя–CRF3)

Третья небесная система отсчета Gaia ( Gaia –CRF3) основана на 33 месяцах наблюдений 1 614 173 внегалактических источников. Как и в более ранних системах отсчета Hipparcos и Gaia , оси Gaia -CRF3 были выровнены с 3142 оптическими аналогами ICRF-3 в диапазонах частот S/X . [23] [24] В августе 2021 года Международный астрономический союз отметил, что Gaia -CRF3 «в значительной степени заменила каталог Hipparcos» и была «де-факто оптической реализацией небесной системы отсчета в астрономическом сообществе». Следовательно, МАС постановил, что Gaia -CRF3 должна быть «фундаментальной реализацией Международной небесной системы отсчета (ICRS) ... для оптической области». [6]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab XXI Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (1991). "Резолюция № A4; Рекомендации рабочей группы по системе отсчета" (PDF) . Резолюции, принятые на Генеральных ассамблеях . Международный астрономический союз . Получено 13 июня 2022 г. .
  2. ^ abcd XXlIIrd Генеральная Ассамблея Международного астрономического союза (1997). "Резолюция № B2; О международной небесной системе отсчета" (PDF) . Резолюции, принятые на Генеральных ассамблеях . Международный астрономический союз . Получено 13 июня 2022 г. .
  3. ^ Вальтер, Ганс Г.; Соверс, Оскар Дж. (2000), Астрометрия фундаментальных каталогов: эволюция от оптических до радиосистем отсчета , Берлин: Springer, стр. 1, ISBN 9783540674368
  4. ^ Ариас, Э. Ф.; Шарло, П.; Фейссель, М.; Лестрейд, Ж.-Ф. (1995), «Внегалактическая система отсчета Международной службы вращения Земли, ICRS», Астрономия и астрофизика , 303 : 604–608, Bibcode : 1995A&A...303..604A
  5. ^ "Международная небесная система отсчета (ICRS)". aa.usno.navy.mil . Военно-морская обсерватория США . Получено 23 июня 2022 г. .
  6. ^ abcd XXXI Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (2021). "Резолюция B3, О небесной системе отсчета Gaia" (PDF) . Резолюции, принятые на Генеральных ассамблеях . Международный астрономический союз . Получено 9 июня 2022 г. .
  7. ^ ab Wilkins, GA (1990). Lieske, JH; Abalakin, V. K (ред.). «Прошлое, настоящее и будущее систем отсчета для астрономии и геодезии». Симпозиум — Международный астрономический союз . 141. Cambridge University Press: 39–46. doi :10.1017/S0074180900086149.
  8. ^ "International Celestial Reference System (ICRS)". US Naval Observatory, Astronomical Applications . Получено 24 июня 2022 г. Система отсчета ... определяет начало и основные плоскости (или оси) системы координат. Она также определяет все константы, модели и алгоритмы, используемые для преобразования между наблюдаемыми величинами и справочными данными, которые соответствуют системе. Система отсчета состоит из набора идентифицируемых опорных точек на небе (определенных астрономических объектов) вместе с их координатами, что служит практической реализацией системы отсчета.
  9. ^ "Международная небесная система отсчета (ICRS)". Военно-морская обсерватория США, Астрономические приложения . Получено 23 июня 2022 г.
  10. ^ "Международная небесная система отсчета (ICRS)". Военно-морская обсерватория США, Отдел астрономических приложений . Получено 22 июня 2022 г.
  11. ^ Ma, C.; Arias, EF; Eubanks, TM; и др. (июль 1998 г.), «Международная небесная система отсчета, реализованная с помощью интерферометрии с очень длинной базой», Astronomical Journal , 116 (1): 516–546, Bibcode : 1998AJ....116..516M, doi : 10.1086/300408 , S2CID  120005941
  12. ^ abc "IERS Technical Note No. 35: The Second Realization of the International Celestial Reference Frame by Very Long Baseline Interferometry" (PDF) . Международная служба вращения Земли и систем отсчета (IERS). Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2015 г. . Получено 5 апреля 2014 г. .
  13. ^ Штайгервальд, Белл. «NASA — Новая небесная карта дает указания для GPS». www.nasa.gov . NASA. Архивировано из оригинала 3 декабря 2020 г. Получено 5 июня 2018 г.
  14. ^ Фей, Алан Л. «Международная небесная система отсчета». usno.navy.mil . Военно-морская обсерватория США (USNO) . Получено 23 июня 2022 г. .
  15. ^ Boboltz, David A.; Gaume, RA; Fey, AL; Ma, C.; Gordon, D. (1 января 2010 г.). «Вторая реализация Международной небесной системы отсчета (ICRF2) с помощью интерферометрии с очень длинной базой». Тезисы заседания Американского астрономического общества № 215 . 215 . AAS: 469.06. Bibcode :2010AAS...21546906B . Получено 18 июля 2022 г. .
  16. ^ Фей, Алабама; Гордон, Д.; Джейкобс, CS; Ма, К.; Гауме, РА; Ариас, EF; Бьянко, Г.; Бобольц, Д.А.; Бёкманн, С.; Болотин С.; Шарло, П.; Коллиуд, А.; Энгельхардт, Г.; Гипсон, Дж.; Гонтье, А.-М.; Хейнкельманн, Р.; Курдубов С.; Ламберт, С.; Литвин С.; Макмиллан, Д.С.; Малкин З.; Нотнагель, А.; Оджа, Р.; Скурихина Е.; Соколова Ю.; Сучай, Дж.; Соверс, О.Дж.; Тесмер, В.; Титов О.; Ван, Г.; Жаров В. (24 июля 2015 г.). «Вторая реализация международной небесной системы отсчета с помощью интерферометрии с очень длинной базой». The Astronomical Journal . 150 (2): 58. Bibcode : 2015AJ....150...58F. doi : 10.1088/0004-6256/150 /2/58. hdl : 11603/17528 . ISSN  1538-3881. S2CID  3281444.
  17. ^ Charlot, P.; Jacobs, CS; Gordon, D.; et al. (2020). "Третья реализация Международной небесной системы отсчета с помощью интерферометрии с очень длинной базой". Astronomy and Astrophysics . 644 (A159): A159. arXiv : 2010.13625 . Bibcode :2020A&A...644A.159C. doi : 10.1051/0004-6361/202038368 . S2CID  225068756 . Получено 16 июня 2022 г. .
  18. ^ "ICRF". IERS ICRS Center . Парижская обсерватория . Получено 25 декабря 2018 г.
  19. ^ "Международная небесная система отсчета (ICRS)". Международная служба вращения Земли и систем отсчета . Получено 11 февраля 2020 г.
  20. ^ Ковалевский, Дж.; Линдегрен, Л.; Перриман, М.А.К.; и др. (1997). «Каталог Hipparcos как реализация внегалактической системы отсчета». Астрономия и астрофизика . 323 : 620–633 . Получено 20 июня 2022 г.
  21. ^ Сотрудничество Гайи; Миньяр, Ф.; Клионер, С.; Линдегрен, Л.; и др. (2018), « Выпуск данных Gaia 2. Небесная система отсчета ( Gaia -CRF2)», Astronomy & Astrophysicals , 616 (A14): A14, arXiv : 1804.09377 , Bibcode : 2018A&A...616A..14G, doi :10.1051/0004-6361/201832916, S2CID  52838272
  22. ^ Линдегрен, Л.; Эрнандес, Дж.; Бомбрун, А.; Клионер, С.; и др. (2018), « Выпуск данных Gaia 2 – Астрометрическое решение», Astronomy & Astro Physics , 616 (A2): A2, arXiv : 1804.09366 , Bibcode : 2018A&A...616A...2L, doi : 10.1051/0004-6361/ 201832727, S2CID  54497421
  23. ^ Gaia Collaboration (2022), "Gaia Early Data Release 3: Небесная система отсчета (Gaia-CRF3)", Астрономия и астрофизика , 667 , arXiv : 2204.12574 , Bibcode : 2022A&A...667A.148G, doi : 10.1051/0004-6361/202243483 , S2CID  248405779
  24. ^ "Gaia Early Data Release 3 (Gaia EDR3)". ESA . ​​Получено 12 декабря 2020 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки