Халықаралық аспан анықтама жүйесі және координаттық тізбегі
International Celestial Reference System and its realizations
Халықаралық аспан анықтама жүйесі (ICRS) және аспан анықтама тізбегі (ICRF) – астрономиядағы негізгі координат жүйесі. Көшпелі емес, радио толқындармен анықталатын жүйе.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қазіргі стандартты аспандық эталондық жүйе және кадр
Current standard celestial reference system and frame
Халықаралық аспандық эталондық жүйе (ICRS) – Халықаралық астрономиялық одақ (IAU) қабылдаған қазіргі стандартты аспандық эталондық жүйе. Оның бастапқы нүктесі Күн жүйесінің барицентрінде орналасқан, ал осі «қашықтағы галактикааралық объектілер жиынтығына қатысты жаһандық айналуды көрсетпеуге» бағытталған. Сондай-ақ, ол белгілі бір дата мен уақытта «орта экваторды және динамикалық теңдік күнін» артықшылықты осьтер ретінде қабылдады. Халықаралық аспандық эталондық кадр (ICRF) – радио толқындарының ұзындығында байқалатын аспандық эталондық көздерді пайдалана отырып, Халықаралық аспандық эталондық жүйенің іске асырылуы. ICRS контекстінде эталондық кадр (RF) – эталондық жүйенің физикалық іске асырылуы, яғни эталондық жүйе – ICRS-те сипатталған процедураларды қолдану арқылы алынған эталондық көздердің сандық координаттары жиынтығы. Нақтырақ айтқанда, ICRF – инерциялық барицентрлік эталондық кадр, оның осі өте ұзақ базалық интерферометрияны қолдану арқылы өлшенген галактикааралық көздердің (негізінен квазарлардың) позицияларымен анықталады. Ал Gaia CRF – Gaia спутнигі арқылы оптикалық түрде өлшенген галактикааралық көздердің позицияларымен анықталатын инерциялық барицентрлік эталондық кадр, оның осі ICRF-ке сәйкес келу үшін бұрылады. Жалпы салыстырмалылық теориясы гравитациялық денелердің маңында нақты инерциялық кадрлардың жоқтығын көрсетеді, бірақ бұл кадрлар маңызды, себебі ICRF және Gaia CRF анықтау үшін қолданылатын галактикааралық көздердің өте алыс болуына байланысты, оларда өлшенетін бұрыштық айналу байқалмайды. ICRF және Gaia CRF қазіргі таңда астрономиялық объектілердің позицияларын анықтау үшін қолданылатын стандартты эталондық кадрлар болып табылады. Эталондық жүйе – бұл кең ұғым, ол «бір немесе бірнеше эталондық кадрларды пайдалану үшін қажетті процедуралардың, модельдердің және тұрақтылардың жиынтығын» қамтиды.
The International Celestial Reference System (ICRS) is the current standard celestial reference system adopted by the International Astronomical Union (IAU). Its origin is at the barycenter of the Solar System, with axes that are intended to "show no global rotation with respect to a set of distant extragalactic objects". and had adopted as "privileged axes the mean equator and the dynamical equinox" at a particular date and time. The International Celestial Reference Frame (ICRF) is a realization of the International Celestial Reference System using reference celestial sources observed at radio wavelengths. In the context of the ICRS, a reference frame (RF) is the physical realization of a reference system, i. e., the reference frame is the set of numerical coordinates of the reference sources, derived using the procedures spelled out by the ICRS. More specifically, the ICRF is an inertial barycentric reference frame whose axes are defined by the measured positions of extragalactic sources (mainly quasars) observed using very long baseline interferometry while the Gaia CRF is an inertial barycentric reference frame defined by optically measured positions of extragalactic sources by the Gaia satellite and whose axes are rotated to conform to the ICRF. Although general relativity implies that there are no true inertial frames around gravitating bodies, these reference frames are important because they do not exhibit any measurable angular rotation since the extragalactic sources used to define the ICRF and the Gaia CRF are so far away. The ICRF and the Gaia CRF are now the standard reference frames used to define the positions of astronomical objects. A reference system is a broader concept, encompassing "the totality of procedures, models and constants that are required for the use of one or more reference frames".
Орындалған жұмыстар
ICRF ғаламшардан тыс жүздеген радио көздерге негізделген, көбінесе квазарлар, олар бүкіл аспанға таратылған. Олардың қашықтығы өте жоғары болғандықтан, қазіргі технологиялармен салыстырғанда, олар қозғалмайтын сияқты көрінеді, бірақ олардың орналасуы Өте ұзақ базалық интерферометрия (VLBI) арқылы өте дәл өлшенуі мүмкін. Көпшілігінің орналасуы 1 миллисекундқа (мас) немесе одан да дәл белгілі. 1997 жылдың тамызында Халықаралық астрономиялық одақ XXIII жалпы жиналысының B2 қаулысында "Гиппаркос каталогы ICRS-тің оптикалық толқын ұзындықтары бойынша негізгі түрі болады" деп шешті. 2021 жылдың тамызында Халықаралық астрономиялық одақ XXXI жалпы жиналысының B3 қаулысында "2022 жылдың 1 қаңтарынан бастап Халықаралық аспандық анықтамалық жүйенің (ICRS) негізгі түрі радио домені үшін Халықаралық аспандық анықтамалық шеңбердің (ICRF3) үшінші түрінен және оптикалық домен үшін Gaia CRF3-тен тұрады" деп шешті.
The ICRF is based on hundreds of extra galactic radio sources, mostly quasars, distributed around the entire sky. Because they are so distant, they are apparently stationary to our current technology, yet their positions can be measured very accurately by Very Long Baseline Interferometry (VLBI). The positions of most are known to 1 milliarcsecond (mas) or better. In August 1997, the International Astronomical Union resolved in Resolution B2 of its XXIIIrd General Assembly "that the Hipparcos Catalogue shall be the primary realization of the ICRS at optical wavelengths." In August 2021 the International Astronomical Union decided in Resolution B3 of its XXXIst General Assembly "that as from 1 January 2022, the fundamental realization of the International Celestial Reference System (ICRS) shall comprise the Third Realization of the International Celestial Reference Frame (ICRF3) for the radio domain and the Gaia CRF3 for the optical domain."
ICRF1
ICRF, қазір ICRF1 деп аталады, 1998 жылдың 1 қаңтарынан бастап Халықаралық астрономиялық одақ (IAU) қабылдады. ICRF1 212 анықтамалық көздерді және сонымен қатар сілтеме үшін 396 қосымша анықтамалық емес көздердің орналасуын қамтиды. Бұл көздердің орналасуы каталогтың кейінгі кеңейтулерінде жаңартылды. ICRF1, Бесінші негізгі каталогтың (FK5) "J2000.0" жүйесінің бағытына, соңғысының (төменгі) дәлдігі шегінде сәйкес келеді. Жаңарту Халықаралық астрономиялық одақтың, Халықаралық Жер айналысы және анықтамалық жүйелер қызметінің, сондай-ақ Геодезия және астрометрия жөніндегі Халықаралық VLBI қызметінің бірлескен жұмысы болды. ICRF2 295 ықшам радио көзінің орналасуымен анықталады (олардың 97-сі ICRF1-ді де анықтайды). ICRF2, ICRF1 Ext2-мен (ICRF1-дің екінші кеңейтілуі) 138 ортақ көз арқылы сәйкестендірілді. Анықтамалық емес көздерді қоса алғанда, ол өте ұзақ базалық интерферометриямен өлшенген 3414 көзден тұрады. ICRF2 шамамен 40 мкк төменгі шу деңгейіне және шамамен 10 мкк осьтік тұрақтылыққа ие. ICRF2-нің күтімін, әсіресе жақсы позициялық тұрақтылығы мен нақты кеңістіктік құрылымы бар 295 көздер жиынтығы арқылы жүзеге асыруға болады. Анықтамалық жүйенің негізінде жатқан деректер 1979 жылдан 2009 жылға дейінгі шамамен 30 жылдық VLBI бақылауларынан алынған.
The ICRF, now called ICRF1, was adopted by the International Astronomical Union (IAU) as of 1 January 1998. The ICRF1 contains 212 defining sources and also contains positions of 396 additional non defining sources for reference. The positions of these sources have been adjusted in later extensions to the catalogue. ICRF1 agrees with the orientation of the Fifth Fundamental Catalog (FK5) "J2000.0" frame to within the (lower) precision of the latter. The update was a joint collaboration of the International Astronomical Union, the International Earth Rotation and Reference Systems Service, and the International VLBI Service for Geodesy and Astrometry. ICRF2 is defined by the position of 295 compact radio sources (97 of which also define ICRF1). Alignment of ICRF2 with ICRF1 Ext2, the second extension of ICRF1, was made with 138 sources common to both reference frames. Including non defining sources, it comprises 3414 sources measured using very long baseline interferometry. The ICRF2 has a noise floor of approximately 40 μas and an axis stability of approximately 10 μas. Maintenance of the ICRF2 will be accomplished by a set of 295 sources that have especially good positional stability and unambiguous spatial structure. The data used to derive the reference frame come from approximately 30 years of VLBI observations, from 1979 to 2009.
ICRF3
ICRF3 – ICRF-тің үшінші маңызды жаңартылуы болып табылады, және ол 2018 жылдың тамызында IAU ұйымы тарапынан қабылданды, ал 2019 жылдың 1 қаңтарынан бастап қолданысқа енді. Модельдеуге Күн жүйесінің галактикалық үдеуінің әсері енгізілді, бұл ICRF2-де болмаған жаңа мүмкіндік. ICRF3 үш жиілік диапазонындағы өлшемдерді де қамтиды, бұл ICRS-тің үш тәуелсіз және сәл ерекшеленетін нұсқасын ұсынады: 4536 нысан үшін 8,4 ГГц (X диапазоны) және 2,3 ГГц (S диапазоны) жиілігіндегі екі жиілікті өлшемдер; 24 ГГц (K диапазоны) жиілігінде 824 нысанның өлшемдері, сондай-ақ 32 ГГц (Ka диапазоны) және 8,4 ГГц (X диапазоны) жиіліктерінде 678 нысан үшін екі жиілікті өлшемдер. Олардың ішінде аспанда тең бөлінген 303 нысан "негізгі нысандар" ретінде белгіленеді, олар жүйенің координат осьтерін анықтайды. ICRF3 оңтүстік аспандағы негізгі нысандардың санын да арттырады.
ICRF3 is the third major revision of the ICRF, and was adopted by the IAU in August 2018 and became effective 1 January 2019. The modeling incorporates the effect of the galactocentric acceleration of the solar system, a new feature over and above ICRF2. ICRF3 also includes measurements at three frequency bands, providing three independent, and slightly different, realizations of the ICRS: dual frequency measurements at 8.4 GHz (X band) and 2.3 GHz (S band) for 4536 sources; measurements of 824 sources at 24 GHz (K band), and dual frequency measurements at 32 GHz (Ka band) and 8.4 GHz (X band) for 678 sources. Of these, 303 sources, uniformly distributed on the sky, are identified as "defining sources" which fix the axes of the frame. ICRF3 also increases the number of defining sources in the southern sky.
Hipparcos аспандық эталондық жүйесі (HCRF)
1991 жылы Халықаралық астрономиялық одақ «галактикадан тыс көздердің координаттары мен FK5 және Hipparcos каталогтары арасындағы қатынасты анықтау мақсатында бақылау бағдарламаларын бастау немесе жалғастыру» ұсынды. Әртүрлі байланыстыру техникаларын пайдалана отырып, Hipparcos каталогымен анықталған координаттар осьтері галактикадан тыс радио жүйесімен келістірілді. 1997 жылдың тамызында Халықаралық астрономиялық одақ XXIII жалпы мәжілісінің B2 қаулысында «Hipparcos каталогы 1996 жылы аяқталғанын және оның координаттар жүйесі ±0,6 миллисекунд (mas) бір сигма белгісіздігімен экстрагалактикалық көздердің [ICRF1] жүйесімен келісілгенін» мойындады және «Hipparcos каталогы ICRS-тің оптикалық толқындардағы негізгі іске асырылуы болып табылуы тиіс» деп шешті.
In 1991 the International Astronomical Union recommended "that observing programmes be undertaken or continued in order to determine the relationship between catalogues of extragalactic source positions and the [stars of the] FK5 and Hipparcos catalogues." Using a variety of linking techniques, the coordinate axes defined by the Hipparcos catalogue were aligned with the extragalactic radio frame. In August 1997, the International Astronomical Union recognized in Resolution B2 of its XXIIIrd General Assembly "That the Hipparcos Catalogue was finalized in 1996 and that its coordinate frame is aligned to that of the frame of the extragalactic sources [ICRF1] with one sigma uncertainties of ±0.6 milliarcseconds (mas)" and resolved "that the Hipparcos Catalogue shall be the primary realization of the ICRS at optical wavelengths."
Екінші Гая аспандық эталондық жүйесі (GaiaCRF2)
Gaia ғарыш кемесінің 22 ай бойы жарты миллионнан астам галактикадан тыс көздерді бақылау нәтижесінде құрылған екінші Gaia аспандық эталондық жүйесі (Gaia–CRF2) 2018 жылы жарияланды және ол "ICRS-тің толыққанды алғашқы оптикалық іске асырылуы, яғни, тек галактикадан тыс көздерге ғана негізделген оптикалық эталондық жүйе" деп сипатталды. Gaia CRF2 жүйесінің осьтері Gaia CRF2 және ICRF3 прототипіне ортақ 2820 нысанды қолдану арқылы алдағы ICRF3 прототиптік нұсқасына келтірілді.
The second Gaia celestial reference frame (Gaia–CRF2), based on 22 months of observations of over half a million extragalactic sources by the Gaia spacecraft, appeared in 2018 and has been described as "the first full fledged optical realisation of the ICRS, that is to say, an optical reference frame built only on extragalactic sources." The axes of Gaia CRF2 were aligned to a prototype version of the forthcoming ICRF3 using 2820 objects common to Gaia CRF2 and to the ICRF3 prototype.
Үшінші Гая аспандық эталондық жүйесі (GaiaCRF3)
Үшінші Гая аспандық эталондық жүйесі (Gaia–CRF3) 1 614 173 экстрагалактикалық көзді 33 ай бойы бақылау нәтижесінде құрылған. Hipparcos және Гая аспандық эталондық жүйелерінің бұрынғы нұсқалары сияқты, Gaia CRF3 осьтері S/X жиілік диапазонындағы ICRF 3-тің 3142 оптикалық сәйкестігіне келтірілген. 2021 жылдың тамызында Халықаралық астрономиялық одақ Gaia CRF3-тің «Хиппаркос каталогын көп бөлігінде алмастырғанын» және «астрономиялық қауымдастықта Аспандық эталондық жүйенің оптикалық түрі болып табылатынын» атап өтті. Осыған байланысты, Халықаралық астрономиялық одақ Gaia CRF3-ті «оптикалық сала үшін Халықаралық аспандық эталондық жүйенің (ICRS) негізгі түрі» деп белгіледі.
The third Gaia celestial reference frame (Gaia–CRF3) is based on 33 months of observations of 1,614,173 extragalactic sources. As with the earlier Hipparcos and Gaia reference frames, the axes of Gaia CRF3 were aligned to 3142 optical counterparts of ICRF 3 in the S/X frequency bands. In August 2021 the International Astronomical Union noted that the Gaia CRF3 had "largely superseded the Hipparcos Catalogue" and was "de facto the optical realization of the Celestial Reference Frame within the astronomical community." Consequently, the IAU decided that Gaia CRF3 shall be "the fundamental realization of the International Celestial Reference System (ICRS) for the optical domain."