Астрометрический каталог нового поколения тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.К. ШТЕРНБЕРГА

РГ6 од

2 3 На правах рукописи

УДК 521.9

Кузьмин Андрей Викторович

АСТРОМЕТРИЧЕСКИЙ КАТАЛОГ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 01.03.01 —астрометрия н небесная механика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА 1998

Работа выполнена в отделе астрометрии Государственного Астрономического Института им. П.К. Штернберга.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН В.К. Абалакин доктор физико-математических наук, профессор А.С. Расторгуев доктор физико-математических наук, академик'НАН Украины Я.С. Яцкив

Ведущее учреждение: Институт прикладной астрономии РАН.

Занята состоятся 10 декабря 1998 г. в 14 часов на заседании Диссертационного Совета Д 053.05.51 Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова по адресу. 119899 Москва, Университетский проспект, 13, ГАИШ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного Астрономического Института им. П.К. Штернберга Московского Государственного Университета (Москва, Университетский проспект, 13)

Автореферат разослан 10 ноября 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета канд. фга.-мат. наук

Л.Н. Бондаренко

АКТУАЛЬНОСТЬ И ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В настоящей работе представлен астрометрический каталог нового поколения, обеспечивающий высокоточную, стабильную и плотную реализацию современной стандартной опорной системы ICRS в оптическом диапазоне.

Установление пространственно-временной системы координат или опорной системы — одна из основных задач астрометрии. Под опорной системой обычно понимается совокупность определений, связывающих начало системы координат, способ отсчета времени, координатные направления и их эволюцию во времени с наблюдаемыми физическими явлениями, тогда как фактический доступ к координатным направлениям опорной системы обеспечивает ее реализация. В качестве таковой обычно выступает опорный каталог — список избранных объектов с их положениями, собственными движениями и параллаксами, позволяющий восстановить координатные направления для любой области небесной сферы в любой момент времени.

Назначение опорного каталога — обеспечивать доступ к единой пространственно-временной системе отсчета — определяет требования к нему.

• Положения объектов опорного каталога должны обладать достаточной точностью в случайном отношении, чтобы обеспечить необходимую точность реализации опорной системы.

• Точность положений объектов опорного каталога должна бьггь однородной, т.е. не должна сколько-нибудь значительно зависеть ни от положения на сфере, ни от других параметров (блеска или цвета звезд и т.п.). Любые зависимости такого сорта или, иначе говоря, систематические ошибки положений опорных объектов, ведут к искажению опорной системы и ставят под сомнение саму возможность ее использования в качестве единой системы отсчета.

• Реализация опорной системы должна быть стабильной — ее точность должна оставаться неизменной с течением времени. Стабильность может быть обеспечена либо за счет высокоточной информации о собственных движения опорных звезд, либо за счет реализации опорной системы на внегалактических объектах, собственные

движенш которых при современной точности наблюдений можно считать пренебрежимо малыми.

• Опорная система должна быть доступна современным астрономическим наблюдениям. Это требование с учетом характерных особенностей современных телескопов — малые, как правило, менее одного градуса, поля зрения и глубокая проницающая способность — накладывает весьма жесткие ограничения на плотность (число объектов на квадратный градус) опорного каталога и звездную величину составляющих его звезд (предпочтение отдается слабым звездам).

Исторически реализация опорной системы относится к оптическому диапазону. Многолетние высокоточные меридианные наблюдения ярких звезд послужили основой фундаментальных каталогов семейства FK, осуществлявших реализацию опорной системы на протяжении столетия. Принятая до последнего времени реализация опорной системы основывалась на последнем из каталогов этого семейства — FK5 [1,2]. Однако достигнутый в последнее десятилетие прогресс в области радиоастрометрии и, прежде всего, радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ), привел к тому, что точность астрометрических наблюдений в радиодиапазоне значительно превысила точность наземной оптической астрометрии. Достижения РСДБ. наряду с очевидными преимуществами внегалактических радиоисточников как опорных объектов, привели к пересмотру классического подхода к реализации опорной системы.

В соответствие с решением XXIII Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза (MAC) с 1 января 1998 г. введена в действие новая стандартная опорная система — International Celestial Reference System (ICRS, [3, 4]). Начало системы отсчета ICRS совпадает с барицентром Солнечной системы, а направления ее осей фиксированы по отношению к внегалактическим радиоисточникам. Преемственность реализации опорной системы обеспечивается совпадением направлений координатных осей систем ICRS и FK5 на эпоху J2000.0.

По рекомендации XXI Генеральной ассамблеи MAC [5] реализация системы ICRS основана на внегалактических радиоисточниках, образующих международную небес-

ную систему координат (International Celestial Reference Frame, ICRF) [6]. ICRF базируется на каталоге положений 608 внегалактических радиоисточников, наблюдавшихся в течение 1979-1995 г.г. Основными из них являются 212 компактных радиоисточников с наилучшей наблюдательной историей, стандартная ошибка положений которых не превышает 0.4 миллисекунды дуги. Именно эти радиоисточники определяют систему ICRS. Подводя итог, можно сказать, что система ICRS/ICRF в настоящее время заменила фундаментальную систему, реализованную каталогом FK5.

Последствия замены FK5 на ICRS для астрономии вообще и для астрометрии в частности гораздо глубже, нежели простое повышение точности реализации опорной системы. Прежде всего, опорная система впервые реализована не в оптическом, а в радиодиапазоне. Наряду с очевидными преимуществами внегалактических радиоисточников как опорных объектов — повышением точности в случайном и систематическом отношении, высокой стабильностью из-за отсутствия значимых собственных движений, отсутствием зависимости от привязки к движению объектов Солнечной системы — это решение породило проблему реализации опорной системы в оптическом диапазоне, где по-прежнему выполняется оснончая, хотя уже и не подавляющая, часть астрономических наблюдений.

Успех космического астрометрического эксперимента Hipparcos, выполненного на одноименном спутнике Европейского космического агентства (ЕКА), сделал выбор оптической реализации системы ICRS очевидным. За время более чем трехлетней наблюдательной кампании эксперимента Hipparcos было получено около 100 отдельных наблюдений для каждой из почти 120 000 программных звезд. Обработка результатов наблюдений эксперимента Hipparcos впервые в истории оптической астрометрии позволила определить положения, годичные собственные движения и параллаксы 120 000 звезд с миллисекундной точностью при отсутствии систематических ошибок, превышающих 0.1 миллисекунды дуги [7]. На завершающей стадии обработки наблюдений была выполнена привязка промежуточной системы каталога Hipparcos к системе ICRS, так что расхождения в ориентации осей двух систем на эпоху J1991.25 не превышают 0.6 миллисекунды дуги, а остаточная скорость вращения

системы Hipparcos относительно неподвижной системы ICRS не превышает 0.25 миллисекунды дуги в год по каждой из координатных осей [8]. Все это позволило MAC рекомендовать каталог Hipparcos в качестве базовой реализации системы ICRS в оптическом диапазоне.

Как упоминалось выше, каталог, реализующий опорную систему, помимо точности и стабильности, должен обладать, в частности, еще и высокой плотностью, чтобы обеспечить современным астрономическим наблюдениям доступ к опорной системе. В этом отношении каталог Hipparcos вряд ли можно считать удовлетворительным с современной точки зрения: составляющие его звезды слишком ярки (в среднем около К=8.5), а их число в пересчете на один квадратный градус небесной сферы слишком мало (всего около трех) да современных телескопов, отличающихся глубокой проницающей способностью и малыми полями зрения.

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 (Tvcho 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 Шррагсоз наряду с наличием однородной двухцветной фотометрии делают каталог Тихо весьма перспективным кандидатом на роль астрометрического опорного каталога, обеспечивающего расширение системы ГСКЗ/ШррагсоБ 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 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 ЮИБ/ШррагсоБ. 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.

Для 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 заатмо-сферными 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. Рёзер). 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 звезда и значительное увеличение плотности опорного каталога, достигнутые при создании Опорного каталога Тихо, являются особенно ценным для наблюдений с малыми полями зрения и наблюдений слабых объектов. Созданный каталог может бьпъ 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 3040 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 ООО 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 Шррапж, в то же время почти в десять раз превосходя последний по объему.

3. Редукция наблюдений Астрографических каталогов Карты Неба в современную опорную систему ЮИБ/ИррагсоБ (в соавторстве с К.В. Куимовым).

На основе разработанного К.В. Куимовым метода трехступенчатой редукции и выполненного им же систематического исследования норматьных астрографов, измерительных машин и особенностей наблюдательного материала выполнена редукция наблюдений Астрографического каталога в современную опорную систему ЮКБ'Нфрагсоз. 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 (Уг=10.5 для каталога Тихо и "ги=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 MAC (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., Bastian U., Fabricius C„ Kuimov K., Lindgren L., Makarov V., Roser S. Tycho Reference Catalogue. // 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., Baslian U., Hog Е.. Kuimov К., R6ser S. Tycho Reference Catalogue: Pilot Project Results // Proc. HIPPARCOS Venice 97 Symposium, ESA SP-402. P. 125.

5. Kuzmin A., Nesterov V., Gulyaev A., Kuimov K, Sementsov V., Bastian U., Roser S. Completion of the Sternberg Astronomical Institute Astrographic Catalogue Project // IAU Symposium 179 "New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys". / 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. // Astron. Astrophys. Suppl. Series, 105 (1994), p. 301.

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

9. Röser S.. Kuzmin .1, Bastian U. The Guide Star Catalogue Revisited: Derivation of the Proper Motions. // The Future Utilization of Schmidt telescopes. Proc. IAU Colloq. 148, Bandung, Indonesia, March 4-11, 1994 / 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.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обсуждается проблема установления опорной системы в оптическом диапазоне, перечисляются требования к реализации опорной системы и анализируется современное состояние этой проблемы в контексте введения в действие с 1 января 1998 г. новой опорной системы International Celestial Reference System (ICRS, [3, 4]). Здесь обсуждаются характеристики каталога космического астрометрического эксперимента Hipparcos [7], выполненного на одноименном спутнике Европейского космического агентства (ЕКА), который рекомендован MAC в качестве основной реализации системы ICRS в оптическом диапазоне. Малое число звезд каталога Hipparcos и их избыточная (с точки зрения современных наблюдений) яркость приводят к неудовлетворительной реализации опорной системы, что служит основанием для постановки задачи создания нового опорного каталога, который расширил бы систему ICRS/Hipparcos на слабые звезды. Далее обосновывается актуальность этой задачи, после чего рассматриваются возможные кандидаты на роль нового опорного каталога. Показано, что наиболее перспективными в этом отношении являются высокоточный каталог положений и двухцветной фотометрии 1 058 332 звезд, полученный в результате выполненного на борту спутника Hipparcos космического эксперимента Тихо, и Астрографиче-ский каталог Карты Неба — совокупность зонных каталогов, высокая точность и ранняя эпоха которых могут обеспечить высокую точность собственных движений нового каталога, что является обязательным условием для стабильной реализации опорной системы.

Во введении также перечислены основные результаты работы, обоснована их практическая и научная значимость, приведен список положений, выносимых на защиту, отражен личный вклад автора и перечислены публикации по теме диссертации.

Глава 1 посвящена описанию исходных данных для вывода нового опорного каталога: Астрографического каталога Карты Неба я каталога Тихо.

В первом параграфе кратко описана история международной кооперативной программы «Карта Неба», одной из целей которой было создание каталога положений и оценок блеска всех звезд до ll"1 (Астрографический каталог, АК). Перечислены обсерватории, принимавшие участие в проекте, и распределение зон склонений между ними. Дана характеристика наблюдательного материала Астрографического каталога, являющегося уникальным по своему объему, точности и ранней эпохе наблюдений. Описаны характеристики нормальных астрографов, использовавшихся для наблюдений по программе АК, методы измерения изображений звезд на пластинках и методы оценки блеска звезд, применявшиеся в различных обсерваториях. В заключение описано составление машинно-читаемой версии Астрографического каталога, выполненное в ГАИШ в 1987-1994 г.г. Приведены оценки числа ошибок при переносе данных АК на магнитные носители (0.02-0.03%), описаны методы верификации машинно-читаемой версии и ее состав. Общее число пластинок, измерения которых включены в машинно-читаемую версию, составляет 22 652, а общее число измерений — 8 632 890.

Во втором параграфе дана общая характеристика каталога 1 058 332 звезд, полученного в результате космического эксперимента Тихо, который был выполнен параллельно основной программе эксперимента Hipparcos на борту одноименного спутника. Здесь описаны основные особенности наблюдательной кампании эксперимента Тихо — непрерывное сканирование небесной сферы и проведение наблюдений параллельно с основным экспериментом Hipparcos, охарактеризованы состав и полнота каталога, а также приведены полученные его авторами оценки точности астрометриче-ских и фотометрических данных каталога Тихо для звезд разной величины. В связи с двойным — одновременно астрометрическим и фотометрическим — назначением каталога Тихо не все его звезды уместны в астрометрическом каталоге; критерии отбора

звезд Тихо для последующего включения в обсуждающийся в настоящей работе опорный каталог описаны в заключительной части второго параграфа первой главы.

Глава 2 посвящена редукции Астрографического каталога в современную опорную систему ЮЯЗ/Иррагсоз, представляющей собой проблему первостепенной важности для вывода собственных движений по наблюдениям АК. Здесь обсуждается стратегия редукции АК в систему ШррагсоБ, приведен обзор результатов систематического исследования наблюдательного материала АК, выполненного К.В. Куимовым [18], и описана редукции наблюдений Астрографического каталога в систему Шррагсоэ [19], результаты которой послужили первой эпохой для вывода собственных движений звезд Тихо.

Первый параграф посвящен выбору стратегии редукции на основе анализа существующих методов редукции фотографических наблюдений: попластиночной редукции, основывающейся на определении постоянных пластинок с помощью опорного каталога, и предложенного Г. Эйхорном [20] метода перекрывающихся пластинок, который позволяет привлечь к решению этой задачи практически весь наблюдательный материал. Обсуждаются преимущества глобальной редукции по методу Эйхорна и возможность ее применения к редукции наблюдений Астрографического каталога. Показано, что необходимым предварительным этапом глобальной редукции является исследование систематических ошибок астрографов и измерительных машин, использованных в программе АК. Такое исследование возможно лишь посредством статистического анализа остаточных уклонений попластиночной редукции, что и определяет ее роль в контексте глобальной редукции Астрографического каталога. Далее обсуждается трехступенчатая схема редукции наблюдений АК в систему ШррагсоБ, представляющая собой упрощенный вариант глобальной редукции. Основываясь на том факте, что пластинки зоны Астрографического каталога сфотографированы на одном и том же телескопе и измерены на одной и той же измерительной машине (или нескольких таких машинах), эта схема позволяет осреднить часть постоянных пластинок, характеризующих астрограф или измерительную машину данной обсерватории, и тем самым достичь большей статистической надежности определения постоянных пластинок нежели при

индивидуальной нопластиночной редукции. Окончательная редукция пластинок АК после учета систематических поправок осуществляется линейной моделью на опорный каталог Шррагсоз, что служит гарантией привязки наблюдений первой эпохи Опорного каталога Тихо к той же системе, в которой находятся наблюдения современной эпохи.

В следующих четырех параграфах вкратце рассмотрены основные проблемы, требующие решения в рамках трехступенчатой схемы редукции наблюдений АК в систему НдррагсоБ. Второй параграф посвящен проблеме выбора промежуточного опорного каталога, необходимость применения которого для исследования систематических ошибок, присутствующих в наблюдениях Астрографического каталога, вызвана малой плотностью каталога Мррагсоэ. В третьем параграфе обсуждается предложенный К.В. Куимовым алгоритм отождествления измерений опорных звезд на пластинках АК. Четвертый параграф посвящен статистическим критериям, в соответствии с которыми из набора редукционных моделей, учитывающих различные типы систематических ошибок, выбирается оптимальная модель. В пятом параграфе описана редукционная модель с 17 постоянными, которая, как свидетельствует исследование К.В. Куимова. является оптимальной для редукции наблюдений большинства зон Астрографического каталога.

В шестом параграфе в качестве примера применения принятой методики редукции Астрографического каталога в современную опорную систему описывается редукция наблюдений четырех обсерваторий: Мельбурн, Хайдарабад, Алжир и Катания. Здесь проиллюстрирована схема редукции и основные типы систематических ошибок, присутствующие в наблюдениях АК. а также рассмотрены остаточные систематические ошибки, понимание характера которых является обязательным для построения реалистичных оценок точности собственных движений, выведенных по этим наблюдениям.

В седьмом параграфе рассмотрены результаты редукции наблюдений всех зон АК в систему ИррагсоБ. Здесь обсуждается проблема учета уравнения блеска — самой сложной из систематических ошибок, присутствующих в наблюдениях Астрографического каталога, и сформулирован компромиссный подход к устранению уравнения блеска на базе его исследования в области ярких и слабых звезд. Подведены итоги ре-

дукции. Указано, что данная редукция представляет собой первую редукцию всех наблюдений Астрографического каталога в современную систему единым методом. Рассмотрены оценки точности координат звезд АК на эпоху наблюдения, основанные как на среднеквадратической ошибке редукции (среднее значение по всем зонам АК — 0.37"), так и на дисперсии положений одной и той же звезды, выведенных по разным пластинкам (среднее значение —0.46"). Показано, что эти значения можно рассматривать как оценки точности положений на эпоху наблюдения в АК для ярких и слабых звезд соответственно (для применения в этом качестве среднеквадратической ошибки редукции необходимо еще учесть ошибку положений звезд каталога ШррагсоБ на эпоху наблюдений Астрографического каталога, составляющую 0.10-0.15" по каждой из координат). Указано, что для звезд каталога Тихо, являющихся промежуточными по своему блеску между звездами каталога Шррагсоз и основной массой звезд Астрографического каталога, точность положения, выведенного по наблюдению в АК, составляет 0.3-0.35" по каждой из координат.

Глава 3 посвящена выводу собственных движений звезд опорного каталога Тихо на основе положений современной эпохи — каталога Тихо — и Астрографического каталога, приведенного в систему Шррагсо$ методами, описанными во второй главе.

Первый параграф посвящен проблеме отождествления в Астрографическом каталоге звезд каталога Тихо, отобранных в соответствие с критериями, сформулированными во втором параграфе первой главы. Подчеркивается, что процедура отождествления является определяющей для надежности положений и собственных движений опорного каталога. Перечислены трудности, с которыми сопряжено решение этой задачи: большая разность средних эпох каталога Тихо и АК (около 90 лет), значительное различие предельных звездных величин (Н;г=10.5 для каталога Тихо и тР!=12 для Астрографического каталога) и несогласованность фотометрических систем. Обсуждается стандартная методика отождествления в окне и обосновывается необходимость наложения дополнительных ограничений на подлежащие отождествлению звезды каталога Тихо и наблюдения Астрографического каталога с тем, чтобы гарантировать надежность отождествлений. Эти ограничения включают отсеивание звезд с большими

собственными движениями, выбор размера окна отождествления по предельной величине допустимого собственного движения и фактической разности эпох пластинки и каталога Тихо, и изолированность отождествляемых звезд Тихо и наблюдений АК. Рассматриваются методы разбора случаев неоднозначного отождествления (около 2% звезд каталога Тихо). В заключение приводятся результаты отождествления по принятой методике — всего в Астрографическом каталоге отождествлено около 98% отобранных звезд каталога Тихо, а также подчеркивается, что при отождествлении звезд Тихо в АК не привлекались никакие дополнительные кинематические соображения за исключением ограничения модуля собственных движений отождествляемых звезд, что весьма важно при применении выведенных собственных движений для решения задач звездной кинематики.

Второй параграф посвяшен выводу предварительных собственных движений на основе отождествленных наблюдений. Описана методика отбраковки около 1% грубо ошибочных собственных движений (вызванных ложными отождествлениями, двойственностью звезд или другими причинами), основанная на сопоставлении оценок стандартных ошибок выведенного собственного движения с ожидаемыми значениями, вычисленными на основе оценок стандартных ошибок индивидуальных положений и разности эпох. Приведена статистика оценок стандартных ошибок предварительных собственных движений. На основе сопоставления с данными каталога Нфрагсоз проанализированы остаточные систематические ошибки предварительных собственных движений. Указано, что основным источником последних являются остаточное уравнение блеска и уравнение цвета в наблюдениях Астрографического каталога. Приведены оценки остаточных ошибок этого типа (в среднем 0.25 миллисекунды дуги в год на звездную величину) и сделан вывод об уравнении блеска в наблюдениях АК как основном источнике остаточных систематических ошибок предварительных собственных движений. Описана методика внесения зональных поправок за уравнение блеска в предварительные собственные движения, позволяющая значительно уменьшить величину остаточных систематических ошибок и получить таким образом окончательные собственные движения.

Третий параграф посвящен анализу точности окончательных собственных движений Опорного каталога Тихо. Обоснована методика построения «внешних» оценок точности на основе внутренних оценок стандартных ошибок собственных движений и оценок остаточных систематических ошибок. На основе сопоставления Опорного каталога Тихо с каталогами Hipparcos и Тихо получена оценка остаточных систематических ошибок собственных движений для ярких звезд (Вт=9.35), звезд средней яркости (Вт =11.25) и слабых звезд— от 0.1 до 1.2 миллисекунды дуги в год. По результатам анализа остаточных систематических ошибок получена оценка покомпонентной внешней точности окончательных собственных движений Опорного каталога Тихо — 2.4 миллисекунды дуги в год.

В главе 4 рассмотрены состав и характеристики Опорного каталога Тихо, а также описаны результаты его сопоставления с однотипным каталогом ACT, созданным в Военно-морской обсерватории США.

Первый параграф посвящен описанию данных, включенных в каталог. Во втором параграфе охарактеризована точность каталожных положений на эпоху J2000.0 и собственных движений. Указано, что благодаря высокой точности собственных движений точность положений на эпоху J2000.0 практически не отличается от точности положений на эпоху J1991.25, опубликованных в каталоге Тихо, что позволяет говорить о стабильности реализации опорной системы каталогом, представленным в настоящей работе.

Третий параграф посвящен сопоставлению Опорного каталога Тихо с каталогом ACT, созданным в Военно-морской обсерватории США на основе тех же исходных данных, что и Опорный каталог Тихо. Проведен сравнительный анализ методов, примененных авторами двух каталогов для решения таких задач, как редукция Астрографического каталога в систему Hipparcos, отождествление звезд Тихо в Астро-графическом каталоге, оценивание и исключение остаточных систематических ошибок собственных движений и построение оценок точности собственных движений. Отмечено, что эти методы заметно отличаются, что привело к серьезному различию двух каталогов. Показано, что Опорный каталог Тихо отличают лучшая точность собствен-

ных движений в случайном и систематическом отношении благодаря трехступенчатой схеме редукции наблюдений Астрографического каталога в современную опорную систему. большая надежность благодаря более аккуратной методике отождествления звезд каталога Тихо в Астрографическом каталоге, и более реалистичные оценки точности собственных движений благодаря тщательному исследованию остаточных систематических ошибок. Подчеркнуто, что систематическая точность собственных движений слабых звезд в обоих каталогах примерно одинакова, что следует отнести на счет недостатков классического подхода к редукции Астрографического каталога в современную опорную систему, не позволяющего надежно выделить и полностью учесть уравнение блеска для слабых звезд.

В Заключении кратко сформулированы основные результаты работы и, в частности, указано, что представленный в работе каталог в 2-3 раза превосходит современные опорные каталога как по точности положений и собственных движений, так и по объему, что позволяет квалифицировать его как астрометрический каталог нового поколения. В заключении также описаны перспективы работы по расширению опорной системы на слабые звезды и выводу собственных движений слабых звезд на основе Астрографического каталога как первой эпохи. Особое внимание >делено глобальной редукции наблюдений Астрографического каталога в современную опорную систему как наиболее перспективному методу устранения систематических ошибок, присутствующих в наблюдательном материале.

В Приложении описан формат машинно-читаемой версии Опорного каталога Тихо, опубликованной в Центре астрономических данных (Страсбургская обсерватория, Франция), и даны пояснения к приведенным в каталоге данным.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Fricke W„ Schwan Я, Lederle Т. et al Fifth Fundamental Catalogue (FK5). Part I. Basic fundamental stars. // Veröff. Astran. Rechen-Institut Heidelberg. No. 32. Verlag G. Braun. Karlsruhe. 1988.

2. Fricke W„ Schwan Я, Lederle Т. et al Fifth Fundamental Catalogue (FK5). Part II. The FK5 Extension. //Veröff. Astron. Rechen-Institut Heidelberg. No. 33. Verlag G. Braun. Karlsruhe. 1991.

3. Appenzeller I. (ed.). Proceedings of the 23rd General Assembly of the International Astronomical Union. // Transactions of the IAU 23B (1998).

4. Arias E. F., Chariot P., Feissel M., Lestrade J.-F. The extragalactic reference system of the International Earth Rotation Service, ICRS. // Astron. Astrophys. V. 303 (1995). P. 604

5. Bergeron J. {td,). Proceedings of the 21st General Assembly of the International Astronomical Union. //Transactions of the IAU 21В (1992). P. 41.

6. Ma С., Arias E. F., Eubanks Т. M„ Fey A. L., Gontier A.-M., Jacobs C. S., Sovers 0. J., Archinal B. A., Chariot P. The International Celestial Reference Frame as Realized by Very Long Baseline Interferometry//Astron. J. V. 116(1998). P. 516.

7. The Hipparcos and Tycho Catalogues. // ESA-SP1200. 1997.

8. Kovalevsky J. et al. The Hipparcos Catalogue as a-realization of the extragalactic reference system. // Astron. Astrophys. V. 323 (1997). P. 620.

9. Колчинский И.Г. К столетию международного предприятия «Карта неба» и «Аст-рографический каталог». // Историко-астрономические исследования / Под ред. Гурштейна A.A. М.: 1989. С. 100-117.

10. Eichhorn H.K. Astronomy of Star Positions. Frederick Ungar. New York. 1974.

11. Mapping the Sky — Past Heritage and Future Directions // IAU Symposium 133, Paris, France, June 1-5, 1987 / Debarbat S., Eddy J.A., Eichhorn H.K., Upgren A.R. (Eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 1988.

12. h'esterov V.V., Kisljuk V.S., Potter H.I. Astrometric Catalogue of Four Million Stars. H 1AU Symposium 141 «Inertial Coordinate System on the Sky», Leningrad, USSR, October 17-21,1989.1 Lieske J.H., Abalakin VX (Eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. P. 482.

13. О четырехмиллионном каталоге звезд. / Под ред. А.П. Гуляева, В.В. Нестерова. М.: Изд. Московского университета. 1992.

14. Kuzmin A., Nesterov К, Gulyaev A., Kuimov К., Sementsov V., Bastian U., RöserS. Completion of the Sternberg Astronomical Institute Astrographic Catalogue project. // IAU Symposium 179 "New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys", August 26-31, 1996, Baltimore, USA / McLean В., Golombek D., Hayes J., Payne H. (Eds.). Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. P. 409 (1998).

15. RöserS., Bastian U. PPM Star Catalogue. Positions and proper motions of 181731 stars north of -2.5° declination for equinox and epoch J2000.0. V. 1, 2. Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg. 1991.

16. Bastian U.. Röser S., Yagvdin L.I., Nesterov V.V., Polozhentsev D.D., Potter Kh.I. Wielen R., l'atskiv Ya.S. PPM Star Catalogue. Positions and proper motions of 197179 stars south of -2.5° declination for equinox and epoch J2000.0. V. 3, 4. Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg. 1993.

17. Hog E„ Kuzmin A.. Bastian U., Fabricius C., Kuimov K., Lindgren L., Makarov V.. RöserS. Tycho Reference Catalogue. //Astron. Astrophys. V. 335 (1998). P. L65.

18. Куимое K.B. Редукция Астрографического каталога «Карты неба». / Дисс. докт. физ.-мат. наук. М.: ГАИШ МГУ. 1998.

19. Куимов КВ., Кузьмин A.B., Нестеров В.В. Редукция Астрографического каталога «Карты неба» в систему ICRS/Hipparcos. // Известия РАН. Серия физическая. Т. 62(1998). №9. С. 1780.

20. Eichorn H.K Ueber die Reduktion von photographischer Sternposition und Eigenbewegungen. // Astron. Nachr. V.285 (1960). P.233.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.К. ШТЕРНБЕРГА

•* ~~" ^ ' ~ — - - На правах рукописи

• \ УДК521.9

......... I • ■ ■ л. ОX1'о .С.'. ,ку> \ Ч у ' " ' . ' 1 1

■А К

Кузьмин Андрей Викторович

АСТРОМЕТРИЧЕСКИЙ КАТАЛОГ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Специальность 01.03.01 — астрометрия и небесная механика

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА 1998

Содержание

Введение....................................................................................................................................4

Глава 1. Исходные данные...................................................................................................16

1.1. Астрографический каталог «Карты Неба»...............................................................16

1.1.1. Наблюдательная кампания.................................................................................18

1.1.2. Измерение пластинок..........................................................................................20

1.1.3. Оценки яркости....................................................................................................22

1.1.4. Составление машинно-читаемой версии АК....................................................23

1.2. Каталог Тихо...............................................................................................................24

1.2.1. Общие характеристики.......................................................................................25

1.2.2. Астрометрические данные..................................................................................26

1.2.3. Фотометрические данные...................................................................................26

1.2.4. Критерии отбора звезд каталога Тихо...............................................................27

Глава 2. Редукция Астрографического каталога в современную опорную систему......29

2.1. Стратегия редукции.....................................................................................................29

2.2. Промежуточный опорный каталог...........................................................................33

2.2.1. АСЯ8 или РРМ?...................................................................................................34

2.2.2. Систематические ошибки каталога АСКБ........................................................34

2.2.3. Приведение каталога АСЯ8 в систему ЮКБ/Шррагсоз..................................37

2.3. Отождествление опорных звезд на пластинках АК................................................39

2.4. Критерии выбора оптимальных моделей.................................................................40

2.5. Оптимальная редукционная модель.........................................................................43

2.6. Примеры редукции наблюдений отдельных обсерваторий...................................44

2.6.1. Мельбурн..............................................................................................................45

2.6.2. Алжир...................................................................................................................51

2.6.3. Хайдарабад...........................................................................................................52

2.6.4. Катания.................................................................................................................53

2.7. Общая характеристика результатов редукции........................................................58

Глава 3. Вывод собственных движений.............................................................................64

3.1. Отождествление звезд Тихо в Астрографическом каталоге..................................64

3.1.1. Отождествление наблюдений............................................................................64

3.1.2. Дополнительные ограничения...........................................................................65

3.1.3. Разбор неоднозначных отождествлений...........................................................67

3.1.4. Результаты отождествления...............................................................................68

3.2. Вывод собственных движений..................................................................................69

3.2.1. Вывод предварительных собственных движений............................................69

3.2.2. Анализ остаточных систематических ошибок

предварительных собственных движений........................................................72

3.2.3. Коррекция систематических ошибок

предварительных собственных движений........................................................95

3.3. Анализ качества окончательных собственных движений......................................96

Глава 4. Состав и характеристики Опорного каталога Тихо..........................................100

4.1. Состав каталога.........................................................................................................100

4.2. Точность астрометрических параметров...............................................................101

4.2.1. Положения на эпоху J2000.0............................................................................ 101

4.2.2. Собственные движения.....................................................................................103

4.3. Сопоставление Опорного каталога Тихо с каталогом ACT.................................104

4.3.1. Исходные данные..............................................................................................104

4.3.2. Редукция Астрографического каталога в систему Hipparcos........................105

4.3.3. Отождествление звезд Тихо в Астрографическом каталоге........................7109

4.3.4. Остаточные систематические ошибки собственных движений...................109

4.3.5. Оценки точности собственных движений...................... ................................110

4.3.6. Резюме................................................................................................................111

Заключение...........................................................................................................................112

Литература............................................................................................................................115

Приложение. Формат машинно-читаемой версии Опорного каталога Тихо.................121

Введение

В настоящей работе представлен астрометрический каталог нового поколения, обеспечивающий высокоточную, стабильную и плотную реализацию современной стандартной опорной системы ICRS в оптическом диапазоне.

Установление пространственно-временной системы отсчета или, по астрометриче-ской терминологии, опорной системы —. одна из основных задач астрометрии. Необходимо пояснить, что под опорной системой обычно понимается совокупность определений, связывающих начало системы координат, способ отсчета времени, координатные направления и их эволюцию во времени с наблюдаемыми физическими явлениями, тогда как фактический доступ к координатным направлениям обеспечивает реализация опорной системы. В качестве таковой обычно выступает опорный каталог — список избранных объектов с их положениями, собственными движениями и параллаксами, позволяющий восстановить координатные направления для любой области небесной сферы в любой момент времени.

Назначение опорного каталога — обеспечивать доступ к единой пространственно-временной системе отсчета — определяет требования к нему.

• Положения объектов опорного каталога должны обладать достаточной точностью в случайном отношении, чтобы обеспечить необходимую точность реализации опорной системы.

• Точность положений объектов опорного каталога должна быть однородной, т.е. не должна сколько-нибудь значительно зависеть ни от положения на сфере, ни от других параметров (блеска или цвета звезд и т.п.). Любые зависимости такого сорта или, иначе говоря, систематические ошибки положений опорных объектов, ведут к искажению опорной системы и ставят под сомнение саму возможность ее использования в качестве единой системы отсчета.

• Реализация опорной системы должна быть стабильной — ее точность должна оставаться неизменной с течением времени. Стабильность может быть обеспечена либо за счет высокоточной информации о собственных движения опорных звезд, либо за счет реализации опорной системы на внегалактических объектах, собственные движения которых при современной точности наблюдений можно считать пренебрежимо малыми.

• Опорная система должна быть доступна современным астрономическим наблюдениям. Это требование с учетом характерных особенностей современных наблюдений — малые, как правило, менее одного градуса, поля зрения и глубокая проницающая способность — накладывает весьма жесткие ограничения на плотность (число объектов на квадратный градус) опорного каталога и блеск опорных объектов.

Исторически реализация опорной системы относится к оптическому диапазону. Многолетние высокоточные меридианные наблюдения ярких звезд послужили основой фундаментальных каталогов семейства FK, осуществлявших реализацию опорной системы на протяжении столетия. Принятая до последнего времени реализация опорной системы основывалась на последнем из каталогов этого семейства — FK5 [1,2].

Достигнутый в последнее десятилетие прогресс в области радиоастрометрии и, прежде всего, радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ) привел к тому, что точность астрометрических наблюдений в радиодиапазоне значительно опередила точность наземной оптической астрометрии. Достижения РСДБ, наряду с очевидными преимуществами внегалактических радиоисточников как опорных объектов, привели к пересмотру классического подхода к реализации опорной системы. Рабочая группа «Опорные системы» Международного астрономического союза (MAC) в 1991-1994 гг. выработала как общие рекомендации, так и список около 600 внегалактических радиоисточников, наблюдения которых методами РСДБ и были положены в основу новой реализации опорной системы.

В соответствие с решением XXIII Генеральной ассамблеи MAC с 1 января 1998 г.

введена в действие новая стандартная опорная система — International Celestial Reference System (ICRS, [3, 4]). Начало системы отсчета ICRS совпадает с барицентром Солнечной системы, а направления ее осей фиксированы по отношению к внегалактическим радиоисточникам. Преемственность реализации опорной системы обеспечивается совпадением направлений координатных осей систем ICRS и FK5 на эпоху J2000.0. Последнее достигнуто выбором полюса системы ICRS на эпоху J2000.0 в соответствии с направлением, заданным стандартными моделями прецессии и нутации MAC, и фиксации нуль-пункта прямых восхождений системы ICRS посредством назначения прямого восхождения радиоисточника ЗС 273В равным его прямому восхождению в системе FK5/J2000.

По рекомендации XXI Генеральной ассамблеи MAC [5] реализация системы ICRS основана на внегалактических радиоисточниках, образующих международную небесную систему координат (International Celestial Reference Frame, ICRF, [6, 7]). ICRF базируется на каталоге положений 608 внегалактических радиоисточников, наблюдавшихся в течение 1979-1995 гг. Основными из них являются 212 компактных радиоисточников с наилучшей наблюдательной историей, стандартная ошибка положений которых не превышает 0.4 миллисекунды дуги. Именно эти радиоисточники определяют систему ICRS.

Подводя итог, можно сказать, что система ICRS/ICRF в настоящее время заменила фундаментальную систему, реализованную каталогом FK5.

Последствия замены FK5 на ICRS для астрономии вообще и для астрометрии в частности гораздо глубже, нежели простое повышение точности реализации опорной системы. Прежде всего, опорная система впервые реализована не в оптическом, а в радиодиапазоне. Наряду с очевидными преимуществами внегалактических радиоисточников как опорных объектов — повышением точности в случайном и систематическом отношении, высокой стабильностью из-за отсутствия значимых собственных движений и отсутствием зависимости от привязки к движению объектов Солнечной системы — это решение породило проблему реализации опорной системы в оптическом диапазоне, где по-прежнему выполняется основная, хотя уже и не подавляющая,

часть астрономических наблюдений.

Успех космического астрометрического эксперимента Hipparcos, выполненного на одноименном спутнике Европейского космического агентства (ЕКА), сделал выбор оптической реализации системы ICRS очевидным. За время более чем трехлетней наблюдательной кампании эксперимента Hipparcos было получено около 100 отдельных наблюдений для каждой из 118 218 программных звезд. Обработка результатов наблюдений эксперимента Hipparcos впервые в истории оптической астрометрии позволила определить положения, годичные собственные движения и параллаксы 117 955 звезд с миллисекундной точностью при отсутствии систематических ошибок, превышающих 0.1 миллисекунды дуги. На завершающей стадии обработки наблюдений была выполнена привязка промежуточной системы каталога Hipparcos к системе ICRS, так что расхождения в ориентации осей двух систем на эпоху J1991.25 не превышают 0.6 миллисекунды дуги, а скоростей вращения — 0.25 миллисекунды дуги в год [8]. Все это позволило MAC рекомендовать каталог Hipparcos [9] в качестве базовой реализации системы ICRS в оптическом диапазоне.

Как упоминалось выше, каталог, реализующий опорную систему, помимо точности и стабильности, должен обладать еще и высокой плотностью, чтобы обеспечить астрономическим наблюдениям доступ к опорной системе. В этом отношении каталог Hipparcos вряд ли можно считать удовлетворительным с современной точки зрения: составляющие его звезды слишком ярки (в среднем около F=8.5), а их число в пересчете на один квадратный градус небесной сферы — около трех — слишком мало для современных телескопов, отличающихся глубокой проницающей способностью и малыми полями зрения.

Это обстоятельство делает вновь весьма актуальной хорошо известную в астрометрии проблему расширения опорной системы на слабые звезды. Напомним в этой связи ситуацию середины 70-х годов, когда излишняя яркость и малое число звезд фундаментального каталога FK4 (и позднее FK5) привела к необходимости построения международной опорной системы (International Reference System, IRS) и ее аналога в Южном полушарии (Southern Reference System, SRS), реализующих систему FK4/FK5

на звездах 8-й величины. Однако и этого оказалось недостаточно, чтобы обеспечить фотографическим наблюдениям доступ к опорной системе, что вызвало к жизни сводные астрометрические каталоги РРМ и ACRS, содержавшие уже несколько сот тысяч опорных звезд.

Суть задачи расширения опорной системы на слабые звезды в контексте современной опорной системы можно вкратце сформулировать как необходимость построение опорного каталога, содержащего значительно большее, нежели Hipparcos, число более слабых опорных звезд (например, около миллиона), и привязанного непосредственно к системе ICRS/Hipparcos.

Наиболее перспективным кандидатом на эту роль является каталог, полученный в результате эксперимента Тихо [9], выполненного на борту спутника Hipparcos. Каталог, 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 Hipparcos наряду с достаточно точной и однородной двухцветной фотометрией 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 звезд Тихо, определенные в рамках эксперимента, имеют слишком низкую точность в случайном отношении (20—40 миллисекунд дуги в год), что при применении этого каталога в качестве опорного означает деградацию опорной системы в течение нескольких лет.

Вывод высокоточных собственных движений звезд каталога Тихо и построение таким образом опорного каталога нового поколения составили цель проекта «Опорный каталог Тихо» (Tyeho Reference Catalogue, TRC), предложенного автором в 1992 г. совместно с Э. Хёгом (Обсерватория Копенгагенского университета, Дания), В.В. Нестеровым (ГАИШ МГУ), У. Бастианом и 3. Рёзером (Астрономический вычислительный институт, Гейдельберг, Германия) и JI. Линдегреном (Лундская обсерватория, Швеция) [10, 11]. В качестве первой эпохи для вывода собственных движений звезд ка-

талога Тихо в проекте предлагалось использовать Астрографический каталог Карты Неба.

Астрографический каталог (АК) международного кооперативного проекта «Карта Неба» фактически представляет собой девятнадцать зонных каталогов, включающих наблюдения около 4.5 миллионов звезд ярче mpg= 12 на среднюю эпоху около 1907.0. Пластинки Астрографического каталога сфотографированы с полным двойным перекрытием по схеме «углы в центре», обеспечивающем в среднем два наблюдения на звезду. В результате АК содержит измеренные на пластинках прямоугольные координаты и оценки яркости более 8.5 миллионов изображений звезд. 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 определения собственных движений слабых звезд.

Этот огромный массив высокоточных наблюдений, опубликованный в виде измеренных прямоугольных координат изображений звезд на пластинках, до начала 90-х годов был практически недоступен современной астрометрии. Перенос опубликованных измерений на магнитные носители [12, 13] и редукция наблюдений в систему FK5 [14], выполненные в ГАИШ в 1987-1996 гг., «оживили» этот уникальный материал и, в частности, позволили применить его для вывода собственных движений звезд каталога Тихо. Упомянем в этой связи и другие проекты вывода собственных движений на основе машинно-читаемой версии наблюдений Астрографического каталога, созданной в ГАИШ.

• Южная часть каталога положений и собственных движений (Positions and Proper Motions, PPM [15, 16]), созданная в сотрудничестве Астрономического вычислительного института (Гейдельберг), ГАИШ и Пулковской обсерватории.

• Расширение каталога РРМ [17] — каталог положений и собственных движений 90 000 звезд южного полушария, не вошедших в каталог РРМ. Собственные движения в этом каталоге были выведены на основе Астрографического каталога и 2-го Капского фотографического каталога (