АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2010, том 44, № 1, с. 65-73
УДК 523.46-87
АСТРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЯДОВ ФОТОГРАФИЧЕСКИХ
И ПЗС-НАБЛЮДЕНИЙ СИСТЕМЫ САТУРНА НА 26-ДЮЙМОВОМ РЕФРАКТОРЕ ПУЛКОВСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ В ПЕРИОД 1995-2007 гг. © 2010 г. Т. П. Киселева, И. С. Измайлов, О. А. Калиниченко, Т. А. Васильева
Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург.
Поступила в редакцию 19.03.2009 г.
Работа посвящена итогам обработки, исследованию и сравнению результатов фотографических наблюдений главных спутников Сатурна и ПЗС-наблюдений с ПЗС-камерой ST6, выполненных на 26-дюймовом рефракторе Пулковской обсерватории в период 1995—2007 гг. Основой для исследования и сравнения рядов наблюдений послужило сравнение результатов наблюдений с теорией движения спутников Сатурна TASS 1.7. Вычислены средние (O—C) и ошибки наблюдений по периодам. Сравнение рядов ПЗС- и фотографических наблюдений показало одинаковую внешнюю точность наблюдений при более высокой внутренней точности ПЗС-наблюдений по сравнению с фотографическими наблюдениями. Сравнение пулковских результатов с результатами других авторов показало их близость по точности. Выполнена оценка точности теории на основе сравнения одновременных (в одну ночь) ПЗС- и фотографических наблюдений. Ошибки наблюдений и теории, полученные по этому сравнению, оказались равными: 0.081'' и 0.067'' — для наблюдений, 0.077'' и 0.115'' — для теории (по х и y соответственно). Анализ зависимости (O—C) x, y для трех спутников 6-го, 7-го и 8-го от положения спутников в сатурноцентрических орбитах обнаружил систематические уклонения для 7-го спутника по двум координатам. По наблюдениям спутников определены положения Сатурна без измерения его изображений на фотопластинках с точностью 0.121'', 0.105'' по прямому восхождению и склонению.
PACS: 95.10. еб; 95.10. Кт; 96.30.N-
ВВЕДЕНИЕ
Задача определения высокоточных положений тел Солнечной системы как основы для создания и уточнения теорий движения этих тел, осуществления космических миссий к планетам и изучения эволюции Солнечной системы являлась приоритетной астрометрической проблемой для Пулковской обсерватории со времен ее основания. В конце XIX и начале XX вв. большой вклад в исследование системы спутников Сатурна был внесен Германом и Георгом Струве на основе наблюдений в Пулкове на 30-дюймовом рефракторе. Эти наблюдения были возобновлены во второй половине XX в. после восстановления разрушенной в результате войны Пулковской обсерватории на 26-дюймовом рефракторе в 1972 г с целью определения точных координат восьми главных спутников (диаметр объектива телескопа 650 мм, фокусное расстояние 10413 мм, поле телескопа 30' х 30', масштаб телескопа 19.81''/мм). До 1994 г. проводились только фотографические наблюдения, а с 1995 г. начались регулярные ПЗС-на-блюдения с камерой ST-6 (количество пикселов 242 х 375, размер поля 170'' х 129'', размер пикселов 0.46'' х 0.53'') , установленной в 1994 г. Фотографические наблюдения также продолжались параллельно с ПЗС-наблюдениями вплоть до 2007 г. Они были
прекращены в 2007 г. в связи с отсутствием фотографических пластинок. Наблюдения с ПЗС-камерой ST-6 продолжались с 1995 по 2007 гг., в 2007 г. на телескопе была установлена новая ПЗС-камера FLI РгоШе 09000 (12' х 12', 3056 х 3056 рх, 1 рх = 0.24''). Астрометрические наблюдения спутников Сатурна на 26-дюймовом рефракторе охватывают два периода: с 1972 по 1984 гг. и с 1994 по 2007 гг. Результаты наблюдений первого периода, представляющие собой однородные ряды относительных положений "спутник—планета" и "спутник—спутник" (1-й—6-й, 8-й спутники ) опубликованы в работах (Киселева и др., 1977; Толбин, 1987а; 1987б; 1988; 1991а; 1991б; Девяткин, Толбин, 1992) и представлены в пулковской базе данных наблюдений тел Солнечной системы и доступны в Интернете по адресу www.puldb.ru. Переход на новый метод регистрации наблюдений с помощью ПЗС во втором периоде позволил увеличить внутреннюю точность результатов, повысить проницающую силу телескопа, в связи с чем удалось наблюдать слабый спутник Сатурна — Гиперион. Однако фотографический метод регистрации в эти годы еще не утратил своего важного значения, связанного с возможностью измерять большее количество спутников одновременно, чем на ПЗС-камере, вследствие значитель-
Таблица 1. Периоды, зенитные расстояния и количество наблюдений
Период наблюдений Дата противостояния Зенитные расстояния, град Число ночей, фото/ПЗС Число пластинок/серий Число положений, фото/ПЗС
1994 08-1994 09 1994 09 01 70 3/- 3/- 7/-
1995 08-1995 11 1995 09 13 66 16/1 27/2 131/10
1996 08-1996 10 1996 09 25 61 9/10 11/14 34/20
1997 09-1998 02 1997 10 09 56 10/3 13/4 70/-
1998 09-1999 01 1998 10 23 51 11/5 12/6 48/8
1999 08-2000 02 1999 11 05 46 9/4 10/5 84/17
2000 09-2001 03 2000 11 19 43 9/3 10/3 103/9
2001 08-2002 04 2001 12 03 40 11/8 13/10 100/14
2002 12-2003 03 2002 12 17 38 11/6 11/7 91/10
2004 01-2004 04 2003 12 31 38 8/4 8/5 37/7
2004 12-2005 04 2005 01 13 39 9/11 9/13 39/31
2005 12-2006 04 2006 01 27 41 9/6 14/7 161/20
2007 01-2007 04 2007 02 10 44 11/8 16/11 147/16
1994 08-2007 04 126/70 157/89 1052/162
но большего поля при фотографических наблюдениях. Поэтому фотографические наблюдения во втором периоде проводились параллельно с ПЗС-наблюдениями (иногда в одни и те же ночи). Данная работа представляет анализ результатов фотографических и ПЗС-наблюдений второго периода (с 1995 по 2007 гг.) и их сравнение. Списки относительных положений 1-го—8-го спутников Сатурна опубликованы в работах (Киселева, Калиниченко, 2000; 2002; 2006; Киселева, 2004а; Киселева и др., 2004а; 2004б; Киселева и др., 2009а; Киселева, Измайлов, 2009б) и представлены в пулковской базе данных www.puldb.ru.
НАБЛЮДЕНИЯ И РЕДУКЦИЯ
Целью астрометрических наблюдений является определение относительных экваториальных координат спутников на основе точных измерений взаимных расстояний между спутниками. В связи с северным положением Пулковской обсерватории наблюдения систем спутников возможны только тогда, когда планета наблюдается на зенитных расстояниях не более 70°. Период наблюдений 1995— 2007 гг. характеризуется данными, приведенными в табл. 1. В таблице представлены 13 периодов наблюдений системы Сатурна длительностью от 2 до 5 месяцев относительно соответствующих противостояний планеты. Весь период охватывает 0.43 орбиты Сатурна. В табл. 1 для каждого периода приводятся зенитные расстояния на моменты противостояний, число ночей фото- и ПЗС-наблюдений, число полученных фотопластинок и серий ПЗС-кадров, а также число полученных по этим пластинкам и сериям относительных положений спутников. Фотографические наблюдения
Фотографические наблюдения
Фотографические наблюденияпроводились внутри каждого периода около противостояния Сатурна, в каждую ясную ночь получали по 1—2 пластинке. При наблюдениях использовался светофильтр ЖС-18 непосредственно в кассетах перед фотопластинкой. Таким образом, при фотовизуальном объективе телескопа обеспечивалась спектральная полоса пропускания шириной в 2000 А с максимумом 5500 А. На каждую фотопластинку фотографировались 6—10 экспозиций системы Сатурна длительностью 1—2 мин. При наблюдениях не использовались фильтры, ослабляющие блеск Сатурна, чтобы не потерять близкие к планете спутники. Изображения самого Сатурна при этом получались передержанными. Кроме цепочки изображений системы спутников в начале и в конце наблюдений фотографировались спутники на суточной параллели в виде двух экспозиций, полученных с остановкой часового механизма телескопа. Метод наблюдений обусловлен применением для астрометрической редукции метода "след—масштаб", принятого в Пулкове для наблюдений на 26-дюймовом рефракторе (Кке1еу, 1993), в поле зрения которого, как правило, имеется недостаточное количество звезд для редукции по звездам современных каталогов.
Измерения фотопластинок проводились на полуавтоматическом измерительном приборе Ас-корекорд.
В методе "след—масштаб" основными параметрами являются масштаб и ориентировка измерительных осей фотопластинки относительно небесной (экваториальной) системы координат на момент наблюдений. Геометрический масштаб
26-дюймового рефрактора определен в результате специальных исследований (Горшанов, 2004). Ориентировка фотографии определялась по измерениям W- и Е- следов на каждой фотопластинке. Редукция измеренных координат проводилась независимо по двум следам, затем результаты усред-нялись.ПЗС-наблюдения
ПЗС-наблюдения
ПЗС-наблюдениябыли начаты в 1994 г. после установки и исследования матрицы ST6 . Программа наблюдений состояла в наблюдении спутников планет с целью определения их точных относительных экваториальных координат. Наблюдения проводились сериями по 10 и более кадров с экспозициями от 30 до 60 с. Наблюдались 8 главных спутников Сатурна. При наблюдениях использовалась комбинация светофильтров синего и желтого, дающая полосу пропускания в видимой части спектра V около 5500 А и отсекающая красную часть спектра в изображениях спутников и планеты. Это позволило более эффективно наблюдать близкие к Сатурну спутники Мимас и Энцелад. При обработке учитывался градиент фона от яркой планеты. До 2003 г. для астрометрической редукции ПЗС-измерений использовался метод "след—масштаб" подобно тому, как это делалось при обработке фотографических наблюдений. Была проведена калибровка ПЗС-матрицы с определением параметров масштаба и ориентировки. Калибровка выполнялась с привлечением фотографических наблюдений шарового скопления М 3 и параллельных ПЗС-наблю-дений (в близкие моменты). Ориентировка определялась для каждой ПЗС-серии по измерениям следов звезд или спутников, которые получались при наблюдениях путем пропускания изображений через поле ПЗС-матрицы при остановленном часовом механизме телескопа. Проводился учет дифференциальной рефракции. Однако следы звезд или спутников, получавшиеся таким способом, оказывались слишком короткими (не длиннее 170'' — размер стороны матрицы), что не позволяло определять ориентировку осей матрицы с высокой точностью (до 0.01°), требующейся
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.