Введение
Международная система небесных координат (ICRS) – это современная стандартная система небесных координат, принятая Международным астрономическим союзом (IAU). Начало координат находится в барицентре Солнечной системы, а оси ориентированы таким образом, чтобы "не демонстрировать глобального вращения относительно набора далеких внегалактических объектов", и в качестве "привилегированных осей" приняты средний экватор и динамическое равноденствие, относящиеся к определенной дате и времени. Международная небесная система отсчета (ICRF) является реализацией Международной системы небесных координат, использующей источники небесных координат, наблюдаемые в радиодиапазоне. В контексте ICRS, система отсчета (RF) представляет собой физическую реализацию системы координат, то есть система отсчета – это набор числовых координат источников отсчета, полученных с использованием процедур, определенных в ICRS. В частности, ICRF – это инерциальная барицентрическая система отсчета, оси которой определяются измеренными положениями внегалактических источников (в основном квазаров), наблюдаемых с помощью радиотелескопов с очень длинной базовой интерферометрии, в то время как система отсчета Gaia CRF – это инерциальная барицентрическая система отсчета, определяемая оптически измеренными положениями внегалактических источников спутником Gaia, а ее оси ориентированы в соответствии с ICRF. Хотя общая теория относительности предполагает отсутствие истинных инерциальных систем вблизи гравитирующих тел, эти системы отсчета важны, поскольку не демонстрируют какого-либо измеримого углового вращения, благодаря огромному расстоянию до внегалактических источников, используемых для определения ICRF и Gaia CRF. ICRF и Gaia CRF в настоящее время являются стандартными системами отсчета, используемыми для определения положений астрономических объектов. Система координат – это более широкое понятие, включающее в себя "совокупность процедур, моделей и констант, необходимых для использования одной или нескольких систем отсчета".
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".
Реализации
ICRF основан на сотнях внегалактических радиоисточников, преимущественно квазарах, распределенных по всему небу. Ввиду их огромной удаленности они кажутся неподвижными для современных технологий, однако их положения могут быть измерены с высокой точностью методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI). Положения большинства из них известны с точностью до 1 миллисекунды дуги (mas) или лучше. В августе 1997 года Международный астрономический союз в резолюции B2 своей XXIII Генеральной Ассамблеи постановил, что "Каталог Гиппаркоса является основной реализацией ICRS в оптическом диапазоне". В августе 2021 года Международный астрономический союз в резолюции B3 своей XXXI Генеральной Ассамблеи решил, что "начиная с 1 января 2022 года фундаментальной реализацией Международной небесной системы отсчета (ICRS) будет являться Третья реализация Международной небесной опорной системы (ICRF3) для радиодиапазона и Gaia CRF3 для оптического диапазона".
ICRF1
ICRF, ныне известный как ICRF1, был принят Международным астрономическим союзом (МАС) с 1 января 1998 года. ICRF1 содержит 212 определяющих источников и также включает позиции 396 дополнительных источников, не являющихся определяющими, для справки. Позиции этих источников были уточнены в последующих расширениях каталога. ICRF1 согласуется с ориентацией системы координат "J2000.0" Пятого фундаментального каталога (FK5) в пределах точности последнего. Обновление было совместной работой Международного астрономического союза, Международной службы вращения Земли и систем отсчета и Международной службы радиоинтерферометрии с очень длинной базой (VLBI) по геодезии и астрометрии. ICRF2 определяется положениями 295 компактных радиоисточников (97 из которых также определяют ICRF1). Согласование ICRF2 с ICRF1 Ext2, вторым расширением ICRF1, было выполнено на основе 138 источников, общих для обеих систем отсчета. С учетом источников, не являющихся определяющими, он включает 3414 источников, измеренных с помощью радиоинтерферометрии с очень длинной базой. ICRF2 имеет уровень шума около 40 мкд и стабильность оси около 10 мкд. Поддержание ICRF2 будет осуществляться с помощью набора из 295 источников, обладающих особенно высокой позиционной стабильностью и однозначной пространственной структурой. Данные, использованные для определения системы отсчета, получены в результате около 30 лет наблюдений VLBI, с 1979 по 2009 год.
ICRF3
ICRF3 — третье крупное пересмотрение ICRF, принятое Международным астрономическим союзом (IAU) в августе 2018 года и вступившее в силу 1 января 2019 года. Моделирование учитывает эффект галактикоцентрического ускорения Солнечной системы, что является новым элементом по сравнению с ICRF2. ICRF3 также включает измерения в трех частотных диапазонах, предоставляя три независимые и несколько отличающиеся реализации ICRS: двухчастотные измерения на частотах 8,4 ГГц (диапазон X) и 2,3 ГГц (диапазон S) для 4536 источников; измерения 824 источников на частоте 24 ГГц (диапазон K) и двухчастотные измерения на частотах 32 ГГц (диапазон Ka) и 8,4 ГГц (диапазон X) для 678 источников. Из этих источников 303, равномерно распределенных по небу, идентифицированы как "определяющие источники", фиксирующие оси системы координат. ICRF3 также увеличивает число определяющих источников в южном полушарии.
Небесная система отсчета Гиппаркоса (Hipparcos Celestial Reference Frame, HCRF)
В 1991 году Международный астрономический союз рекомендовал "проводить или продолжать программы наблюдений для определения взаимосвязи между каталогами положений внегалактических источников и каталогами [звезд] FK5 и Hipparcos". С использованием различных методов сопряжения координатные оси, определенные каталогом Гиппаркоса, были сориентированы с экстрагалактической радиокадрой. В августе 1997 года Международный астрономический союз признал в резолюции B2 своей XXIII Генеральной Ассамблеи "что Каталог Гиппаркоса был завершен в 1996 году и что его координатная система согласована с координатной системой экстрагалактических источников [ICRF1] с погрешностью ±0,6 миллисекунды дуги (mas) по одной сигме" и постановил "что Каталог Гиппаркоса будет являться основной реализацией ICRS в оптическом диапазоне длин волн".
Вторая небесная система отсчета Gaia (GaiaCRF2)
Вторая небесная система отсчета Gaia (Gaia–CRF2), основанная на 22 месяцах наблюдений более чем полумиллиона внегалактических источников космическим аппаратом Gaia, была опубликована в 2018 году и описана как "первая полномасштабная оптическая реализация ICRS, то есть оптическая система отсчета, построенная исключительно на внегалактических источниках". Оси Gaia CRF2 были сориентированы с прототипом будущей ICRF3, используя 2820 общих объектов для Gaia CRF2 и прототипа ICRF3.
Третья небесная система отсчета Gaia (GaiaCRF3)
Третья небесная система отсчета Gaia (Gaia–CRF3) основана на 33 месяцах наблюдений 1 614 173 внегалактических источников. Как и в предыдущих системах отсчета Гиппаркос и Gaia, оси Gaia CRF3 были сориентированы по 3142 оптическим соответствиям ICRF 3 в диапазонах частот S/X. В августе 2021 года Международный астрономический союз отметил, что Gaia CRF3 «в значительной степени вытеснил Каталог Гиппаркоса» и является «фактической оптической реализацией небесной системы отсчета в астрономическом сообществе». В связи с этим, МАС решил, что Gaia CRF3 будет «основной реализацией Международной небесной системы отсчета (ICRS) для оптического диапазона».