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上海天文台提出独创方案 助力盖亚卫星高效巡天

2018-04-28 09:50

总计17亿颗目标的天球位置、多于700万颗目标的视向速度信息、50万颗变星的光度曲线和分类信息……欧空局盖亚(Gaia)空间天体测量卫星项目于北京时间4月25日18:00发布的第二批科学数据,迅速引起了几乎整个天文学界的关注。基于新发布的数据,天文学家有望在银河系和太阳系的结构、形成与演化、恒星物理乃至宇宙学和基本物理学等领域获取突破性的结果。

作为参与盖亚天体测量工作的亚洲唯一单位,中国科学院上海天文台提出方案并编制了归算软件,利用独创的同时性较差观测的原理独立校验,基于盖亚实测的数据解算卫星基本角的变化,与其它监测结果交叉比对,从而核实并独立获得基本角变化,为盖亚最终的科学数据的修正提供重要的基准。

中科院上海天文台齐朝祥研究员表示:“独立于欧空局其它单位,我们提出一种方案,基于实测的天体数据,利用独创的同时性较差观测的原理独立校验,解算卫星基本角的变化,并与卫星携带的激光干涉监测系统的结果进行交叉对比,核实并独立获得卫星基本角变化的各种周期和振幅数据。而经核实的基本角变化数据是盖亚数据分析处理中心对其最终科学数据进行修正的必备基准数据。”目前,中科院上海天文台已经将这套方案编制成相应的处理软件,在位于意大利都灵的盖亚天体测量数据处理中心运行,默默地为广大数据用户提供基准服务。这些工作也获得了国内天体测量同行的认可和支持。

 

图片说明:银道坐标系下的盖亚DR2源密度分布图(左)和盖亚DR2的星等分布图(右)

 

在盖亚的高效巡天路上,中科院上海天文台一直贡献着上海智慧。在盖亚项目前期,双方针对天体测量数据处理方法、模型和星表构建等内容就多次交流合作。“盖亚卫星上携带了两个望远镜,观测过程中两者指向的夹角(基本角)固定维持在106.5度,通过从两个方向精确测量不同天区天体间的相对位置,可实现天体位置和距离的精确测量。”齐朝祥介绍,“这一独特设计的成败与否,取决于基本角能否稳定住。根据设计,夹角的变化量不能超过4微角秒。”然而,2014年卫星观测试运行期间,遇到了不小的挑战。如果不解决超预期的基本角变化问题,整个项目将无法实现预期目标,工程将面临失败的风险。针对此问题,当时作为双方共同培养的上海天文台博士研究生廖石龙迎难而上,出色完成《Gaia短期天体测量数据的重建与分析》的博士论文。

齐朝祥表示,上海天文台与欧洲多个天体测量机构均建立了友好务实的合作。在光学天体测量方面,上海台与意大利都灵天文台已有20多年合作,2015年曾合作编制并发表过一部绝对自行星表。“我们的合作其实并不是某一方提出想法另一方实施,近几年的合作均是我们提出独特想法,经双发充分交流讨论达成共识,进而协作实施。”

据了解,盖亚卫星于2013年12月19日成功发射,和它的“前辈”依巴谷相比,盖亚项目可将天体三维位置和切向速度测量精度提高了约100多倍,等效的角度测量精度达到10微角秒水平,如果把依巴谷的测量精度比作从地球能看到月球表面的宇航员高度,那么盖亚的测量精度就相当于从地球能看见月球表面的一枚硬币尺寸。


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