Астрометрический каталог нового поколения Кузьмин, Андрей Викторович

Введение к работе

Актуальность работы определяется необходимостью расширения опорной системы ICRS/Hipparcos на слабые звезды. Необходимость в расширении опорной системы диктуется тем, что базовая реализация стандартной системы ICRS относится к радиодиапазону, а каталог Hipparcos, представляющий ее в оптическом диапазоне, из-за малого числа и излишней яркости опорных звезд фактически не обеспечивает непосредственного доступа к опорной системе

Цель работы состоит в построении опорного каталога, содержащего значительно большее, нежели Hipparcos, число более слабых опорных звезд и привязанного непосредственно к системе ICRS/Hipparcos. Основой для создания нового астрометри-ческого каталога, названного нами Опорный каталог Тихо (Tycho Reference Catalogue, TRC), служат: каталог, полученный в результате эксперимента Тихо, выполненного на борту спутника Hipparcos, и Астрографический каталог международного кооперативного проекта «Карта Неба».

Каталог Тихо [7. том IV], названный в честь Тихо Браге, содержит 1 058 332 звезды. Высокая точность положений (5-70 миллисекунд дуги в зависимости от звездной величины), отсутствие значимых систематических ошибок и естественная привязка к

системе каталога Hippaicos наряду с наличием однородной двухцветной фотометрии делают каталог Тихо весьма перспективным кандидатом на роль астрометрического опорного каталога, обеспечивающего расширение системы ICRS/Hipparcos на слабые звезды. Единственный недостаток каталога Тихо в этом отношении — отсутствие высокоточных собственных движений: собственные движения, определенные в рамках эксперимента Тихо, имеют слишком низкую точность в случайном отношении (20-40 миллисекунд дуги в год), что при применении этого каталога в качестве опорного приведет к деградации опорной системы в течение нескольких лет.

Астрографический каталог (АК) международного кооперативного проекта «Карта Неба» [9-14] фактически представляет собой девятнадцать зонных каталогов, включающих наблюдения около 4.5 миллионов звезд ярче «_га=12 на среднюю эпоху около 1907.0. Пластинки Астрографического каталога сфотографированы с полным двойным перекрытием по схеме «углы в центре», что обеспечивает в среднем два наблюдения на звезду. Высокая точность положений Астрографического каталога — от 0.2" до 0.5", полное двойное перекрытие и ранняя эпоха наблюдений делают этот материал идеальной первой эпохой для массового определения собственных движений слабых звезд.

Новизна работы определяется характеристиками созданного опорного каталога, позволяющими назвать его астрометрическим каталогом нового поколения. Плотность каталога — около 25 звезд на квадратный градус — по крайней мере в 3 раза выше, чем у современных опорных каталогов. Равномерно высокая точность и отсутствие систематических ошибок, превышающих 1 миллисекунду дуги, гарантированы свойствами каталога Тихо и, в частности, непосредственной привязкой положений последнего к системе ICRS/Hipparcos. Качество собственных движений Опорного каталога Тихо— их внешняя ошибка оценивается величиной 2.4 миллисекунды дуги в год — гарантирует реализацию опорной системы с точностью лучше 0.1" в течение нескольких десятилетий. Эти характеристики, наряду с наличием довольно точной и однородной двухцветной фотометрии, делают Опорный каталог Тихо идеальным инструментом для решения широкого круга задач астрометрии и звездной кинематики.

Дм сравнения укажем, что принятый в последнее время в фотографической астрометрии в качестве стандарта де-факто опорный каталог РРМ [15, 16] содержит 378 910 звезд, и обеспечивает точность положений на современную эпоху около 0.25" и точность собственных движений 5-7 миллисекунд дуги в год. Сопоставляя эти параметры с характеристиками Опорного каталога Тихо, мы видим, что последний в 2-3 раза превосходит РРМ как по точности положений и собственных движений, так и по числу опорных звезд.

Новизна работы по созданию Опорного каталога Тихо заключается и в первом применении всего комплекта наблюдений Астрографического каталога, единообразно редуцированных в современную опорную систему, для вывода собственных движений слабых звезд. Сочетание высокоточных наблюдений АК с их ранней эпохой с заатмосферними наблюдениями космического эксперимента Тихо позволило впервые в истории астрометрии вывести столь точные собственные движения почти миллиона звезд.

Личный вклад автора Создание Опорного каталога Тихо — результат совместных усилий отдела астрометрии ГАИШ (автор и К.В. Куимов). Обсерватории Копенгагенского университета (Э. Хёг, К. Фабрициус и В. Макаров), Лундской обсерватории (Л. Линдегрен) и Астрономического вычислительного института (У. Бастиан и 3. Резер). Автором в рамках этой работы выполнен анализ наблюдений первой и второй эпох, отождествление звезд Тихо в Астрографическом каталоге, вывод собственных движений и исследование их качества, а также формирование каталога. Все программное обеспечение для решения этих задач разработано автором.

Редукция наблюдений Астрографического каталога в современную опорную систему ICRS/Hipparcos, составивших первую эпоху опорного каталога Тихо, осуществлена в соавторстве с К.В. Куимовым на основе выполненного им систематического исследования наблюдений АК. Вклад автора в эту часть работы ограничивается постановкой задачи редукции наблюдений Астрографического каталога в стандартную современную систему ICRS для использования в качестве первой эпохи при выводе высокоточных

собственных движений слабых звезд, обсуждением возможных методов ее решения и анализом результатов.

Методика коррекции остаточных систематических ошибок собственных движений предложена Л. Линдегреном. Каталог подготовлен к публикации в Центре астрономических данных (Страсбургская обсерватория, Франция) К. Фабрициусом совместно с автором.

Практическая ценность работы заключается в создании высокоточного астрометри-ческого каталога слабых звезд, обеспечивающего современным астрономическим наблюдениям доступ к стандартной опорной системе ICRS/Hipparcos. Расширение опорной системы на слабые звезды и значительное увеличение плотности опорного каталога, достигнутые при создании Опорного каталога Тихо, являются особенно ценньм для наблюдений с малыми полями зрения и наблюдений слабых объектов. Созданный каталог может быть использован при проведении позиционных наблюдений относительным методом в ГАИШ, ГАО РАН, ГАО АН Украины и других астрономических учреждениях.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Астрометрический каталог нового поколения, обеспечивающий высокоточную, стабильную и плотную реализацию стандартной опорной системы ICRS в оптическом диапазоне.

Опорный каталог Тихо реализует стандартную опорную систему ICRS в оптическом диапазоне со средней точностью 45 миллисекунд дуги на эпоху J2000. Благодаря использованию в качестве современной эпохи каталога Тихо точность положений однородна, а их систематические ошибки не превышают 1 миллисекунды дуги. Высокая точность собственных движений — ошибка собственного движения по одной координате оценивается как 2.4 миллисекунды дуги в год — гарантирует реализацию опорной системы с точностью лучше 0.1" на интервале 30-40 лет. Большая плотность каталога — в среднем 25 звезд на квадратный градус —

обеспечивает доступность опорной системы большинству фундаментальных и прикладных астрономических исследований.

2. Высокоточные собственные движения 990 000 слабых звезд.

Впервые в истории астрометрии получены высокоточные собственные движения около миллиона звезд в диапазоне звездных величин 8-12. Собственные движения, выведенные на основе Астрографического каталога Карты Неба и каталога космического эксперимента Тихо, по точности в случайном и систематическом отношении в несколько раз превосходят все существующие наземные определения собственных движений и уступают лишь результатам космического эксперимента Hipparcos, в то же время почти в десять раз превосходя последний по объему.

3. Редукция наблюдений Астрографических каталогов Карты Неба в современщто
опорную систему ICRS/Hipparcos (в соавторстве с К.В. Куимовым).

На основе разработанного К.В. Куимовым метода трехступенчатой редукции и выполненного им же систематического исследования нормальных астрографов, измерительных машин и особенностей наблюдательного материала выполнена редукция наблюдений Астрографического каталога в современную опорную систему ICRS'Hipparcos. В результате редукции 22 652 пластинок получены высокоточные положения 4.5 миллионов звезд Астрографического каталога в современной стандартной системе координат, что обеспечило возможность применения Астрографического каталога в качестве первой эпохи при выводе Опорного каталога Тихо.

4. Методика отождествления звезд каталога Тихо в Астрографическом каталоге.

Разработанная автором модификация метода отождествления по положению обеспечила надежное и эффективное решение проблемы отождествления звезд каталога Тихо в Астрографическом каталоге, осложненной большой разностью средних эпох этих каталогов (около 90 лет), значительным различием предельных звездных величин (Fr=10.5 для каталога Тихо и "г_и=12 для Астрографического каталога) и несогласованностью фотометрических систем.

Апробация работы Результаты работы докладывались и обсуждались на заседании Ученого совета ГАИШ (1998 г.), на заседаниях Координационного совета по астрометрии ГАИШ (1997 г., 1998 г.), на Ломоносовских чтениях в Московском Государственном Университете (1998 г.), на симпозиуме Европейского космического агентства, посвященном результатам проекта Hipparcos (Венеция, Италия, 1997 г.), и на 179-м симпозиуме МАС (Балтимор, США, 1996 г.).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Hog Е, Kuzmin A., Bastion U., Fabricius С, Kuimov К., Lindgren L, Makarov V., RdserS. Tycho Reference Catalogue. //Astron. Astrophys. 335 (1998). P. L65.

2. Hog ., Kuzmin A., Baslian U., Fabricius C, Kuimov K., Lindgren L., Makarov V., Rdser S. Tycho Reference Catalogue. II CDS Catalogue 1/250.

3. Куимов K.B., Кузьмин A.B., Нестеров B.B. Редукция Астрографического каталога в систему ICRSHipparcos. // Известия РАН. Серия физическая. Т. 62. № 9. С. 1780.

4. Kuzmin A., Bastian U., Hog Е.. Kuimov К., Roser S. Tycho Reference Catalogue: Pilot Project Results II Proc. HIPPARCOS Venice 97 Symposium, ESA SP-402. P. 125.

5. Kuzmin A., Nesterov V., Culyaev A., Kuimov K, Sementsov V., Bastian U., Roser S. Completion of the Sternberg Astronomical Institute Astrographic Catalogue Project II IAU Symposium 179 "New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys". I B. McLean, D. Golombek, J. Hayes, H. Payne (Eds.). Kluwer Academic Publishers. 1998. p. 409.

6. Volchkov A.A., Kuzmin A. V., Nesterov V. V. Determination of proper motions for AC stars: first results. //Astr. Nachr. V. 314 (1993). №1. P. 43-46.

7. Roser S., Bastian U, Kuzmin A. V. PPM Star Catalogue: the 90000 Stars Supplement. II Astron. Astrophys. Suppl. Series, 105 (1994), p. 301.

8. Кузьмин A.B. Верификация данных Астрографических Каталогов на магнитных носителях. // "О четырехмиллионном каталоге звезд" / Под ред. А.П. Гуляева и В.В. Нестерова. М.:МГУ. 1992. С. 37-38.

9. Riiser S.. Kuzmin A., Bastiun U. The Guide Star Catalogue Revisited: Derivation of the Proper Motions. II The Future Utilization of Schmidt telescopes. Proc. IAU Colloq. 148, Bandung, Indonesia, March 4-11, 1994 I J. Chapman, R. Cannon, S. Harrison, B. Hidayat(Eds.). PASP Conf. Ser. 84. P.218 (1995).

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации 124 стр., включая 39 рисунков и 6 таблиц; список литературы содержит 67 названий.