Hipparcos

Hipparcos [hɪ'pɑ:kɔs] ( zkratka pro Hi gh Precision Par allax Collecting S satelit -  „vysoce přesný satelit pro sběr paralax “; název je shodný se jménem starověkého řeckého astronoma Hipparcha ( jiný řecký Ιππαρχος ), kompilátor prvního katalogu hvězd v Evropě ; kód observatoře "248" ) - vesmírný dalekohled Evropské kosmické agentury (ESA), určený pro astrometrické úlohy: měření souřadnic, vzdáleností a vlastních pohybů svítidel.

Družice byla vypuštěna v roce 1989 a za 37 měsíců provozu nasbírala informace o více než milionu hvězd [1] . Přesnost měření pro hlavní experiment (více než 100 tisíc hvězd) byla 1  oblouková milisekunda . Hipparcos je první a od roku 2014 jediný dokončený vesmírný astrometrický projekt. Úspěch programu umožnil řádově zvýšit přesnost astrometrických měření a tím učinit velmi významný průlom v astronomii.

Historie designu

Myšlenku vysoce přesného měření paralax z umělé družice navrhl již v roce 1966 francouzský astronom P. Lacroute . Takový návrh byl tehdy podán s výrazným předstihem s ohledem na vývoj technologií, nicméně členové vědecké rady Evropské kosmické agentury pracovali na jeho podrobném posouzení, predikci výsledků a doplnění projekt s podrobnostmi a v roce 1980 začala ESA pracovat na přímé implementaci. Během vývoje projektu byl navíc představen experiment Tycho (pojmenovaný po dánském astronomovi Tycho Brahe ). Podstatou experimentu bylo využití již  dříve představeného zařízení star-mapper pro vědecké účely (zpočátku sloužilo pouze k určení orientace družice v prostoru) [2] [3] [4] .

Informace o zařízení

Družice Hipparcos byla vypuštěna 8. srpna 1989 z Kourou ve Francouzské Guyaně [5 ] . Družice byla vynesena na oběžnou dráhu nosnou raketou Ariane ( Ariane-4.44LP / H10, v.33 ). V této fázi byly problémy. Kvůli poruše jednoho z motorů byla družice vypuštěna nikoli na plánovanou geostacionární , ale na eliptickou dráhu . Parametry výsledné oběžné dráhy byly následující: sklon  - 7°, doba otáčení - 640 minut ; výška perigea a apogea  - 500 km a 36 500 km ; excentricita - 0,7 místo spoléhání se na excentricitu geostacionární oběžné dráhy blízkou nule. Družice navíc zachytila ​​nežádoucí rotační moment, který musel být v prvních týdnech letu korigován. Experiment nebyl ukončen, protože se ukázalo, že za výsledných podmínek je možné provádět pozorování. Start na oběžnou dráhu odlišnou od plánovaného však vedl k tomu, že družice systematicky překračovala zónu radiačního pásu Země , což kvůli vysoké amplitudě fotonového šumu neumožňovalo v těchto chvílích provádět pozorování. výsledkem je ztráta 30-35 % dostupného pozorovacího času. Časté překračování radiačních pásů navíc urychlilo degradaci některých součástí družice a měřicího zařízení, což vedlo v roce 1992 k pozastavení na tři měsíce a v březnu 1993 k předčasnému ukončení experimentu [2] .

Optickým systémem byl katadioptrický dalekohled Schmidtova systému . Před objektivem byla dvě plochá zrcadla, která přinášela dvě oblasti na obloze, oddělené od sebe 58°, do jednoho zorného pole.

Možnosti:

• průměr otvoru : 290 mm ;
• ohnisková vzdálenost: 1400 mm ;
• hmotnost stroje: 500 kg ;
• maximální přesnost: 0,001″.

Družice provedla přes 3 miliony pozorování 118 324 hvězd zařazených do hlavního programu (jedná se téměř o všechny hvězdy do 9 m ) a několik desítek milionů pozorování přibližně 1 milionu hvězd pomocí pomocného zařízení (původně se plánovalo zahrnout 100 tisíc hvězdiček v hlavním programu, ale poté bylo jeho minimum zvýšeno).

Během experimentu bylo objeveno více než 8000  proměnných a asi 3000  dvojhvězd .

Katalogy

Zpracování pozorování pokračovalo až do roku 1997 a bylo prováděno nezávisle dvěma mezinárodními konsorcii – „severním“ (země Skandinávie a severní Evropy) a „jižním“ ( Francie , Itálie atd.). Částečně se zúčastnili i ruští astronomové . Tato konsorcia pracovala samostatně, pouze se porovnávaly a spojovaly jejich konečné výsledky. Výsledkem bylo, že v roce 1997 vydala Evropská kosmická agentura s projektem stejnojmenný katalog hvězd Hipparcos a další katalog Tycho (na základě výsledků experimentu Tycho). Katalogy byly vydány v tištěné i elektronické podobě. Tištěná verze obsahovala 16 svazků : ​​samotný katalog Hipparcos a dokumentaci popisující obsah obou katalogů, satelitní charakteristiky a algoritmy zpracování dat. Elektronická verze byla na šesti CD, sesbíraných v podobě 17. dílu.

Pro hvězdy z katalogu Hipparcos jsou uvedeny následující astrometrické parametry:

• poloha (přesné souřadnice - dva parametry);
• vlastní pohyby;
• paralaxa;
• hvězdné velikosti ve fotometrických systémech B a V .

Pět astrometrických parametrů (kromě radiální rychlosti ) bylo určeno řešením soustavy linearizovaných parciálních diferenciálních rovnic metodou nejmenších čtverců .

Klíčové vlastnosti katalogů Hipparcos a Tycho

Katalog Hipparcos

Před experimentem byla přesnost odhadována na 2 obloukové milisekundy , ale skutečná se ukázala být lepší – 1 oblouková milisekunda pro většinu hvězd.

Přesnost měření paralax katalogu umožnila výrazně zpřesnit představy o vzdálenostech ke hvězdám. Podle výsledků vesmírného experimentu byly vzdálenosti u 20 000 hvězd známé s přesností ne horší než 10 % a u 49 000 hvězd  - ne horší než 20 %. Krátce po zveřejnění výsledků Mezinárodní astronomická unie doporučila použití katalogu Hipparcos jako primární implementace Mezinárodního nebeského referenčního systému (ICRS) v optickém rozsahu [6] .

Komunikace s referenčním souřadnicovým systémem v rádiovém dosahu - ICRF  - byla prováděna prostřednictvím:

• VLBI -pozorování rádiových hvězd v blízkosti kvasarů;
• pozorování rádiových hvězd dalekohledem VLA ;
• měření úhlových vzdáleností od hvězd Hipparcos k extragalaktickým zdrojům na Hubbleově vesmírném dalekohledu v optickém rozsahu;
• fotografická a CCD pozorování kvasarů;
• fotografické recenze.

Autoři katalogu Hipparcos uvádějí následující odhady přesnosti pro shodu mezi systémem ICRF a katalogovým systémem:

• nesoulad mezi systémy ve směru os může být 0,6 milisekundy oblouku;
• rotace jednoho souřadnicového systému vůči druhému může být asi 0,25 miliarcsekundy za rok [3] .

Následně bylo doporučeno z objektů katalogu určujících referenční systém vyloučit dvojhvězdy, některé proměnné hvězdy a ty, u kterých existují pochybnosti o správnosti dat [7] . Odpovídající referenční souřadnicový systém se nazývá HCRF [8] .

Katalog Tycho-2

Dalším výsledkem je katalog Tycho-2 . Na rozdíl od katalogů Hipparcos a Tycho nevychází pouze z družicových pozorování. Když byl vytvořen, mnoho pozemních pozorování bylo použito k objasnění správných pohybů . Obsahuje asi 2,5 milionu hvězd, pro které jsou uvedeny polohy, vlastní pohyby, velikosti v systémech blízkých standardním systémům B a V a další informace. Přesnost polohy pro hvězdy 9. magnitudy  je asi 0,05 obloukových sekund, vlastní pohyby - 0,002 - 0,003 obloukových sekund za rok [2] . Katalog vyšel v roce 2000 a nahradil katalog Tycho [9] .

Srovnávací charakteristiky adresářů

Katalog Hipparcos nemá obdoby pro aplikaci v praktických problémech vyžadujících vysokou astrometrickou a fotometrickou přesnost při práci s velkými zornými poli a v dynamickém rozsahu hvězdných velikostí podobných katalogu (9 m -11 m ). Nestává se zcela univerzální kvůli přítomnosti velkého množství praktických problémů v moderní astronomii, které využívají malá zorná pole (řádově úhlové minuty) a velikost se pohybuje od 14 m do 23 m . Katalog Tycho-2 je již vhodný pro mnohem větší množství úkolů než Hipparcos, ale má nižší přesnost.

Na základě katalogů Hipparcos a Tycho-2 byla připravena řada atlasů , zejména Millenium Star Atlas a druhé vydání Uranometriya 2000.0 .

Výsledky mise

Stručně lze výsledky mise HIPPARCOS shrnout takto:

• pět astrometrických parametrů (zejména paralax) 118 324 hvězd bylo určeno s přesností, která stokrát převyšuje přesnost pozemských pozorování ;
• polohy (dva astrometrické parametry) pro 1 milion hvězd byly určeny s přesností přesahující přesnost pozemských pozorování 5–10krát ;
• byla stanovena fotometrická data (velikost ve dvou barvách) pro 1 milion hvězd. Přestože přesnost těchto dat je nižší než přesnost nejlepších pozemních pozorování, data jsou prezentována v jednotném fotometrickém systému, což je někdy důležitější. Homogenita fotometrie pro takový počet hvězd byla dosažena poprvé v historii astronomie;
• bylo objeveno více než 8 000 proměnných a asi 3 000 dvojhvězd ;
• byl vytvořen nový základní katalog a další dva další katalogy, které uspokojují mnohé astronomické problémy mnohem lépe než katalogy založené výhradně na pozemních pozorováních.

Některé z těchto výsledků jsou nejen přesnější, ale také zásadně nové (například paralaxy jsou absolutní, nikoli relativní, jako u pozemních pozorování).

Význam těchto výsledků pro astrometrii a astronomii vedl k vyhodnocení tohoto experimentu jako významného mezníku v historii astronomie, jak dokládá výskyt termínu „post-Hipparcos era“ ve speciální literatuře ( angl.  post-Hipparcos éra ).

Zpracování družicových pozorování pokračovalo po zveřejnění hlavního výsledku v roce 1997. Podle bibliografického systému NASA Astronomical Data Service [10] bylo před vypuštěním družice publikováno několik stovek článků obsahujících diskuzi o projektu (pozorovací program, různé matematické modely pro optimalizaci parametrů zařízení, výpočet očekávaného přesnost). V současné době má ADS (v sekci astronomie) asi 2000 publikací se slovem "Hipparcos" v názvech a asi 5000  - se slovem "Hipparcos" v souhrnu.

Vliv Hipparcosova experimentu na rozvoj astrometrie je následující:

• velké množství významných vědeckých výsledků, o čemž svědčí množství publikovaných článků;
• demonstrovat, že velmi drahý (přes 700 milionů dolarů ), ale dobře navržený experiment může ukázat výsledky, které odstartují novou éru ve vědě, v tomto případě astronomii;
• intenzivnější rozvoj nových projektů se záměrem dosáhnout zvýšení přesnosti o dalších 10 - 100 krát a zvýšení počtu měřených objektů na 40 milionů  - 1 miliardu .

Viz také

• Gaia
• Mise vesmírné interferometrie
• Evropská kosmická agentura

Poznámky

1. ↑ #37-1993: Hipparcos: mise  splněna . ESA (17. srpna 1993). - tisková zpráva. Získáno 7. srpna 2009. Archivováno z originálu dne 12. března 2004.
2. ↑ 1 2 3 Kovalevsky Zh. Moderní astrometrie. - Century 2, 2004. - ISBN 5850991476 .
3. ↑ 1 2 Astronomický ústav RAS, Státní astronomický ústav. P. K. Sternberg, Státní optický ústav. S. I. Vavilová, NPO nich. S. A. Lavočkina "Vesmírný astrometrický experiment "OSIRIS"", Fryazino, 2005
4. ↑ Katalogy Hipparcos a Tycho. ESA, 1997, The Tycho Catalogue, ESA SP-  1200
5. ↑ Monografie o vesmírných datech (nepřístupný odkaz) . Archivováno z originálu 27. května 2014. (neurčitý) 
6. ↑ RESOLUTION B2 na Mezinárodním nebeském referenčním systému (ICRS)  (anglicky)  (odkaz není k dispozici) . XXIII. Valné shromáždění Mezinárodní astronomické unie . IAU (1997). Získáno 31. prosince 2010. Archivováno z originálu 11. července 2012.
7. ↑ XXIV. valné shromáždění IAU. Rozlišení B1.2  (anglicky) . INFORMAČNÍ BULLETIN č. 88 . IUA (1999). — strana 29. Získáno 31. prosince 2010. Archivováno z originálu 13. dubna 2010.
8. ↑ Pinigin G. I. Předmluva editora  // Rozšíření a propojení referenčních snímků pomocí pozemní CCD techniky : Mezinárodní astronomická konference. - Nikolaev: Atol, 2001. - S. 7 . — ISBN 966-7726-33-9 .  (Ruština) (nedostupný odkaz)
9. ↑ . E. Hog; a kol. Katalog 2,5 milionu nejjasnějších hvězd Tycho-2  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - EDP Sciences , 2000. - Sv. 355 . - P.L27-L30 . Archivováno z originálu 1. července 2019.
10. ↑ NASA ADS  . Získáno 29. září 2009. Archivováno z originálu 27. února 2011.

Odkazy

• Tsvetkov A. S. Průvodce praktickou prací s katalogem Hipparcos . Astronet . Astronet . Archivováno 1. listopadu 2020.  (Ruština).
• Vityazev VV Pokroky v astrometrii (nepřístupný odkaz) . Archivováno z originálu 2. května 2008.  (Ruština) .
• Gončarov G. A. Stíny hvězd (nepřístupný odkaz) . Science Network . Datum přístupu: 29. března 2008. Archivováno z originálu 14. července 2007.  (Ruština)  .

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Skvělý norský Britannica (online)