Содержание
Введение. 4
Глава I. Обзор фотографических каталогов положений и собственных движений звезд. 12
Фотографические каталоги от "Карты неба” до появления космической
астрометрии.......................................................... 12
Фотографические каталоги положений и собственных движений звезд. . 12 Программы по определению собственных движений звезд по фотографическим наблюдениям................................................. 18
Фотографические каталоги после реализации миссии Н1РРЛЯС08................23
Глава II. Определение экваториальных координат и собственных движений звезд но фотографическим наблюдениям. 27
Основные методы редукций фотографических пластинок и ПЗС-кадров. ... 27
Метсд Тернера........................................................ 28
Метод восьми постоянных.............................................. 28
Модели редукции с учетом кубической дисторсии........................ 28
Методы учета систематических ошибок при построении фотографических каталогов.......................................................29
Методы определения собственных движений звезд в фотографической астрометрии................................................................... 32
Получение относительных собственных движений звезд.................. 32
Проблема абсолютизации собственных движений.......................... 33
Глава 111. Астрометрические редукции пулковских пластинок с галактиками. 37
Характеристика наблюдательного материала. Первый этап обработки данных...................................................................... 37
Выбор модели редукции..................................................... 42
Вычисление точных экваториальных координат оптического центра пластинки................................................................... 44
I способ............................................................. 45
II способ............................................................ 46
Осуществление астрометрической редукции пластинок методом шести постоянных................................................................. 47
Глава IV. Исследование и учет систематических ошибок наблюдательного материала. 51
Исследование и учет систематических ошибок, связанных с комой объектива
пулковского нормального астрографа...................................52
Методы оценивания параметров комы.................................... 52
Численное моделирование влияния комы на координаты звезд.............54
Оценивание параметров комы для реальных пластинок....................55
Исключение комы...................................................... 56
3
4
Уравнение блеска......................................................... 59
Исследование зависимости уравнения блеска от типа фотоэмульсии. . . 59
Метод изучения уравнения блеска..................................... 60
Зависимость уравнения блеска от зоны по склонению....................61
Исключение уравнения блеска......................................... 63
Ь равнение цвета......................................................... 66
Исследование зависимости уравнения цвета от типа фотоэмульсии. . . 67
Исследование уравнения цвета с помощью {D — Л)и*п«п2.о.............. 07
Исключение уравнения цвета.......................................... 69
Глава V. Формирование каталога Pul-З. Оценки точности координат и собственных движений звезд каталога Ри1-3. 73
Определение экваториальных координат и собственных движений 58183
звезд в пулковских площадках с галактиками в системе ICRS............73
Структура каталога Pul-З................................................. 77
Описание полей данных каталога Pul-З................................ 77
Глава VI. Сравнение каталога Pul-З с каталогами TYCHO-2, ARIHIP, USNO-B1.0. 80
Результаты сравнения каталога Pul-З с каталогом TYCHO-2.................. 80
Результаты сравнения каталога Pul-З с каталогом AR1HIP....................88
Предварительные результаты сравнения каталогов Pul-З и UCAC1 с каталогом USNO-B1.0.......................................................... 88
Сравнение каталогов Pul-З и USNO-B1.0 для избранных площадок. . . 89 Сравнение каталогов UCAC1 и USNO-B1.0 для избранных площадок. . 92
Определение компонент вектора угловой скорости вращения системы ICRS относительно инерциальной системы по разностям собственных движений каталогов Pul-З и Pul-2............................................ 94
Заключение. 97
Литература. 99
к
Введение.
Развитие космической астрометрии и появление высокоточных космических каталогов с высокой плотностью звезд (HIPARCOS, TYCHO-1) не могло не отразиться на современном развитии наземной астрометрии и фотографической астрометрии в частности.
Появилась возможность значительно повысить точность координат звезд в фотографических каталогах, используя космические каталоги в качестве опорных.
Уже первый анализ почти мгновенных собственных движений космических каталогов показал, что они могут быть существенно улучшены, если использовать для их получения комбинацию наземных и космических каталогов. В связи с этим, большое внимание было уделено переизмерению старых фотографических пластинок (например, пластинок ”Карты неба”) и повторению редукции старого наблюдательного материала в системе ICRS/HIPPARCOS (например, каталог АС2000, вторые редакции каталогов СРС2, ТАС).
В результате на основе комбинации данных наземной и космической астрометрии были созданы каталоги ACT, TRC, TYCHO-2, FK6, ARIHIP.
Помимо возможности уточнить собственные движения звезд, имеющихся в космических каталогах, обработка старого наблюдательного материала в новой опорной системе способствовала и расширению системы ICRS/HIPPARCOS на значительное число звезд слабее 12т, отсутствующих в космических каталогах.
В последние годы для целей астрометрии все чаще используются ПЗС-матрицы. Особенно привлекают астрономов большая проницающая способность этих приемников излучения, возможность быстрой обработки результатов, возможность авто-матизации процесса наблюдений и измерений, практически неограниченный срок хранения полученной информации.
Применение ПЭС-матриц в астрометрии осложнено одной технической проблемой. Большинство инструментов, при использовании ПЗС-прием ни ков, имеют малое рабочее поле (доли квадратного градуса). По этой причине для астрометрической редукции ПЗС-наблюдений требуются каталоги с плотностью звезд, превышающей плотность звезд в космических каталогах.
Кроме того, высокоточные современные каталоги, такие как TYCHO-2, содержит в подавляющем большинстве яркие звезды (до 11т -г 12т). Решение многих задач современной позиционной астрономии требует определения координат слабых объектов (15m-rl8m и слабее). Речь идет об определении координат внегалактических радиоисточников по наблюдениям в оптическом диапазоне, объектов пояса Койлера и других небесных тел. Использование ярких звезд в качестве опорных в таком случае может привести к появлению систематических ошибок типа уравнения блеска, которые способны заметно исказить результаты наблюдений.
Все это делает проблему пос троения астрометрических каталогов в системе 1CRS, Содержащих слабые (mag > 12тп) звезды, распределенные с высокой плотностью (300 -f- 1000 звезд на квадратный градус) весьма актуальной.
Существуют различные пути ’'продвижения” в сторону слабых звезд. Во-первых, привлечение огромного материала стеклотск обсерваторий, содержащих пластинки со слабыми звездами. Этот фотографический материал был получен в рамках различных наблюдательных программ. Для выполнения повторных редукций могут быть произведены нереизмерения пластинок или, если измерения нецелесообразны,
А
5
имеется возможность воспользоваться базами данных, содержащих результаты измерений пластинок.
В качестве примера может служить каталог положений и абсолютных собственных движений 58880 звезд в окрестностях южного галактического полюса [1], наблюдательным материалом для которого послужили пластинки программы SPM. В каталоге содержатся координаты звезд от 5™ до 18т в системе ICRS. Точность положений 0.04" 4- 0.15", абсолютных собственных движений 3 mas/год 4- 8 mas/год. Наивысшая точность обеспечена для звезд ярче 15т. Площадь неба, перекрываемая каталогом, составляет 720 квадратных градусов.
Еще два примера - ’’Каталог слабых опорных звезд (12т 4- 14171) в 398 полях с внегалактическими радиоисточниками” [2] и каталог 1647 звезд в системе ICRS в малых полях вокруг 23 внегалактических радиоисточников (3).
Во-вторых, определение координат слабых звезд по ПЗС-наблюдсниям. Важной задачей становится ПЗС-обзор всего неба. В настоящее время реализуется проект построения каталога UCAC. Для получения материала используется двойной астрограф Морской обсерватории США, оснащенный ІІЗС-приемником 4кх4к с масштабом
0.9"/пиксел. Опубликована первая часть этого каталога UCAC1 [4], содержащая положения и собственные движения 27 миллионов звезд 8™ -4 16’'" в системе ICRS в юж-* ном полушарии неба. Точность положений на эпоху наблюдений для звезд 10™ 4 14"*
составляет 0.02". Для более слабых звезд средняя ошибка координат звезд составляет 0.06". Собственные движения имеют точность 5 mas/год 4-15 mas/год. В качестве первых эпох для вывода собственных движений привлекаются каталоги программ по получению абсолютных собственных движений и USNO-A2.0.
Таким образом, в пост-HIPPARCOS период в развитии фотографической астрометрии наблюдаются две основные тенденции:
1. Переработка ранее полученного материала фотографических наблюдений в новой опорной системе ICRS/HIPARCOS.
2. Постепенное вытеснение фотографических пластинок ПЗС-матрииами.
Первая тенденция менее затратна и позволяет получать координаты звезд до 17™ 4- 18™. Второй подход имеет несомненное преимущество в проницающей силе (до 20™ 4- 21™) и, следовательно, в объеме получаемого материала. Что касается t точности получаемых результатов, то имеет место более высокая точность ПЗС-
наблюдений по сравнению с фотографическими для звезд до 12™, для более слабых звезд различие точности ПЗС- и фотографических наблюдений менее существенно. Причиной этого является то, что для надежной редукции ПЗС-кадров необходимо иметь опорный каталог высокой плотности, содержащий достаточно слабые звезды. Это еще один аргумент в пользу обработки материала старых фотографических пластинок. Таким образом, обозначенные тенденции на самом деле взаимосвязаны.
Рассматриваемый в этой работе каталог Pul-З - одна из попыток распространения системы 1CRS на слабые звезды в рамках первой тенденции.
Материалом для создания каталога Pul-З послужили результаты фотографических наблюдений, полученные на нормальном астрографе Пулковской обсерватории в 1935 - 1986 г.г. в ходе реализации плана А.Н. Дейча [5) по выводу абсолютных собственных движений звезд с привязкой к галактикам. Задача получения точных экваториальных координат звезд в то время не ставилась.
А
6
Наличие высокоточных космических каталогов и присутствие на пластинках, полученных в рамках плана А.Н. Дейча, изображений более 58000 звезд, в основном, 12т -г 16.5т, распределенных с плотностью до 500 звезд на квадратный градус, сделали целесообразным использование данного наблюдательного материала для получения координат слабых звезд.
Актуальность выполненной работы обусловлена:
• Возможностью расширить систему ICRS на более слабые звезды (до 16.5Ш) и тем, что полученные точные экваториальные координаты слабых звезд могут использоваться как опорные для обработки ПЗС-наблюдоний.
• Возможностью обеспечить надежные первые эпохи для последующего вывода высокоточных собственных движений звезд.
Цели работы:
• Определение экваториальных координат 58483 звезд в системе ICRS в пулковских площадках с галактиками на среднюю эпоху наблюдений путем астрометрической редукции пластинок с использованием каталога TYCHO-2 в качестве опорного.
• Выявление и исключение систематических ошибок координат звезд, зависящих от положений звезд на пластинке, их блеска и цвета.
• Вычисление новых собственных движений этих звезд в системе ICRS.
Научная новизна работы.
• Pul-3 - первый большой звездный каталог, содержащий точные экваториальные координаты звезд, построенный на основе фотографических наблюдений, выполненных на нормальном астрографе Пулковской обсерватории. В связи с этим было выполнено детальное исследование систематических ошибок координат звезд, присущих наблюдательному материалу, полученному на данном инструменте.
• Для большинства звезд каталога Pul-З слабее 12т впервые получены экваториальные координаты в системе ICRS, пригодные для высокоточных астрометрических работ.
• Впервые по собственным движениям именно слабых звезд до 16.5т получены значения компонент угловой скорости вращения системы ICRS (каталог Pul-3) относительно инерциальной системы (каталог Pul-2).
Научная и практическая значимость работы.
• Звезды каталога Pul-З могут использоваться в качестве опорных для ведущихся и планируемых ПЗС-наблюдений.
«
7
• Координаты звезд каталога Pul-З могут быть привлечены в качестве первых эпох для получения высокоточных собственных движений слабых звезд в системе ICRS (средняя разность эпох с современными наблюдениями составляет около 40 лет).
• Положения и собственные движения каталога Pul-З могут быть использованы в качестве входных данных для будущих проектов в области космической астрометрии.
На защиту выносятся:
• Анализ редукционных моделей, используемых в астрофотографии, методика выявления и исключения систематических ошибок материала фотографических наблюдений при построении каталога Pul-З.
• Каталог положений и собственных движений 58483 звезд в системе ICRS в пулковских площадках с галактиками (Pul-З).
• Исследование полученного каталога Pul-З.
Структура и содержание работы:
Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Она изложена на 106 страницах, содержит 20 таблиц и 36 рисунков. Список литературы насчитывает 103 наименования.
• В Главе I дается краткий исторический обзор наиболее значительных фотографических каталогов положений и собственных движений звезд, полученных за всю историю фотографической астрометрии. Рассматриваются важнейшие фотографические каталоги собственных движений звезд и программы по определению абсолютных собственных движений звезд относительно галактик. Кратко описаны некоторые каталоги, построенные на основе фотографических наблюдений, полученных на телескопах системы Шмидта.
В первой части речь идет о фотографических каталогах, созданных в эпоху от "Карты неба” до реализации миссии HIPPARCOS. Во второй части обсуждаются основные фотографические каталоги в контексте развития астрометрии в пост-HIPPARCOS период.
• Глава II посвящена изложению наиболее часто используемых методов астрометрической редукции фотографической пластинки и ПЗС-кадра. Обсуждаются достоинства и недостатки различных редукционных моделей в разных условиях.
Рассматривается общая схема исследования и учета систематических ошибок координат звезд и построения современных фотографических каталогов.
В этой главе кратко описан способ получения относительных собственных движений звезд п фотографической астрометрии и рассмотрены методы абсолютизации фотографических собственных движений. Особое внимание уделено процедуре абсолютизации с помощью галактик.
♦
8
• В Главе ІГІ дается характеристика наблюдательного материала.
Исходными данными для каталога Ри1-3 являются результаты измерений фотографических пластинок, полученных в рамках плана А.Н. Дейча. Измерения были выполнены на измерительной машине АСКОРЕКОРД в Пулковской обсерватории. Точность измерений составляет 2 + З.Ъмкм. Кроме этого, для всех измеренных звезд пулковских пластинок были определены их фотографические звездные величины [6].
В этой главе приводятся различные распределения звезд материала (по полю пластинки, по звездной величине, по цветовым характеристикам) и распреде-ление наблюдений по времени. Показано, что большинство звезд материала имеют блеск в диапазоне 12т -і- 16.5т и звездная плотность достигает величины 500 звезд на квадратный градус. В качестве опорного использован каталог ТУСНО-2 (точность координат звезд ТУСНО-2 на эпохи пулковских наблюдений составляет « 0.1" на первую эпоху - 1953.5 г. и % 0.065" на вторую -1976.75 г).
С помошыо численного моделирования 1>одукций фиктивных пластинок обосновывается выбор метода шести постоянных для выполнения астрометрических редукций пластинок пулковского плана. В связи с этим рассматриваются методы уточнения экваториальных координат оптического центра пластинки. Их применение позволяет улучшить точность редукции на 0.03" -г- 0.04".
Представлена схема редукций пластинок, приведены основные формулы, которые применялись для вычисления постоянных пластинки и оценки точности редукций.
• Глава IV посвящена анализу систематических ошибок, присущих наблюдательному материалу, и их исключению. В качестве материала для исследования использовались остаточные разности тангенциальных координат опорных звезд = £ — £, Ад = і} - і). Здесь £, 7/ - видимые тангенциальные координаты, вычисленные по данным каталога ТУСНО-2 и точным экваториальным координатам оптических центров пластинок, с учетом годичной аберрации и атмосферной рефракции, г) - оценки тангенциальных координат, полученные по постоянным пластинок и измеренным координатам опорных звезд.
Рассмотрены два способа оценивания параметров комы (по компонентам остаточных разностей вдоль осей тангенциальных координат и по радиальным составляющим остаточных разностей). Посредством численного моделирования показано, что они позволяют надежно оценить параметры комы по данным, полученным для реальных пластинок.
В результате исследований подтверждено наличие комы у объектива пулковского нормального астрографа, приводятся оценки параметров комы (коэффициент комы с = 0.0016 ± 0.0002" • мм~1 • тад~л, нуль-пункт тад0 = 11.3т ± 1.2ій.).
Анализируется поведение уравнения блеска в зависимости от типа фотоэмульсии. Показано, что различия уравнения блеска по обеим координатам для трех различных групп, сформированных в зависимости от типа фотоэмульсии, незначимы. Описывается методика определения параметров уравнения блеска.
♦
- Київ+380960830922