СРАВНЕНИЕ КАТАЛОГОВ XPM И UCAC4
© 2015 г. В. В. Витязев*, А. С. Цветков**
Санкт-Петербургский государственный университет, Россия Поступила в редакцию 27.04.2015 г.
Получены систематические разности экваториальных координат и собственных движений звезд каталогов ХРМ и иСАС4 в виде разложений по векторным сферическим функциям с учетом уравнения яркости. Выделение систематических компонент произведено с вероятностью не менее 0.98 на основе разбиения 41 316 676 звезд на группы, соответствующие 12 интервалам звездных величин в полосе 7 шириной 0.5т для средних значений от 10^25 до 15^75. Изучение систематических разностей экваториальных координат звезд свидетельствует, что диапазон систематических отличий координат каталога ХРМ от иСАС4 в пять раз превосходит соответствующий диапазон отличий РРМХЬ от иСАС4, особенно для ярких звезд исследуемого диапазона. Анализ ориентации систем отсчета ХРМ и иСАС4 показал, что их взаимный поворот вокруг оси X равен 2—4 мсек. дуги, а поворот вокруг оси Z составляет 7—10 мсек. дуги. Значения этих углов зависят от блеска звезд. Поскольку в каталоге ХРМ приводятся две системы собственных движений звезд ХРМх и ХРМр, мы произвели разложение разностей собственных движений ХРМх-ХРМр по векторным сферическим функциям и нашли, что эти разности свободны от уравнения яркости. Важным обстоятельством является то, что наибольшими по абсолютной величине оказались зональные коэффициенты первого порядка. Найденное значение тороидального коэффициента ¿1,0,1,0 показало, что системы отсчета собственных движений звезд ХРМх и ХРМр вращаются друг относительно друга вокруг оси Z с угловой скоростью 0.45 мсек. дуги/год. К этому следует добавить, что диапазон изменения систематических разностей координат звезд ХРМх-ХРМр по прямому восхождению равен 2.1 мсек. дуги/годи 1.7 мсек. дуги/год по склонению. Скорости взаимного вращения систем отсчета ХРМр и иСАС4 меняются в пределах от 0.6 до 2.2 мсек. дуги/год, а аналогичный диапазон для каталогов ХРМх и иСАС4 составляет 0.3—1.8 мсек. дуги/год. Значения скорости и координаты полюса оси взаимного вращения зависят от блеска звезд. Параметры взаимного вращения вокруг оси Z, полученные по разностям ХРМх-иСАС4 меняются от 0.03 ± 0.06 до 1.73 ± 0.06, а по разностям ХРМр-иСАС4 - от 0.49 ± 0.06 до 2.19 ± 0.06 мсек. дуги/год. На основе проведенного анализа показано, что каталог ХРМ на самом деле представляет собой два каталога ХРМ(ХБС) и ХРМ(РБС), координаты звезд в которых совпадают на стандартную эпоху Л2000 и различаются на любую другую эпоху. Полученные нами коэффициенты разложения систематических разностей ХРМ-иСАС4 позволяют производить перевод координат и собственных движений звезд одного каталога в систему другого каталога с учетом указанного дуализма.
Ключевые слова: астрометрия, сравнение каталогов, сферические функции, уравнения яркости.
DOI: 10.7868/80320010815100071
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время каталоги иСАС4 (Захариас и др., 2013) и ХРМ (Федоров и др., 2009, 2010) широко используются для решения различных астрономических задач (Гончаров и др., 2011; Дамья-нович и др., 2012). Каталог иСАС4 содержит 113 миллионов покрывающих все небо звезд от 8 до 16 звездной величины в нестандартной фотометрической полосе между V и Я. Точность координат
Электронный адрес: vityazev@list.ru
Электронный адрес: a.s.tsvetkov@inbox.ru
на среднюю эпоху оценивается диапазоном 15— 100 мсек. дуги, а формальные ошибки собственных движений — интервалом 1 — 10 мсек. дуги/год. Систематические ошибки собственных движений заключены в пределах 1—4 мсек. дуги/год. Каталог содержит координаты и собственные движения и считается полным вплоть до R = 16. Каталог UCAC4 является последним каталогом в проекте UCAC (USNO CCD Astrograph Catalog). В этом проекте не использовались фотографические наблюдения, и все измерения были выполнены между 1998 и 2004 гг. только с использованием ПЗС-приемников.
Известно, что опорной системой для UCAC4 была система HCRF, которая в свою очередь базируется на положениях и собственных движениях звезд каталога HIPPARCOS. Координаты звезд в этом каталоге отнесены к положениям квазаров, а собственные движения звезд были привязаны к ICRF с помощью следующих наблюдательных программ (Перриман и др., 1997): 1) VLBI-1999 (радиозвезды), 2) HST 78 (наблюдения HST), 3) EOP (параметры ориентации Земли), 4) KSZ, Lick NPM, 5) SPM (собственные движения звезд, абсолютизированные относительно галактик). В первых трех программах использовались собственные движения звезд относительно квазаров, четвертая программа вычисляла собственные движения относительно галактик. Таким образом, собственные движения звезд HCRF определены относительно некоторой комбинированной инерциальной системы отсчета, реализуемой с помощью квазаров и галактик (Ковалевский и др., 1997). Точность поправок, внесенных в собственные движения звезд предварительного каталога H37 для привязки его к системе ICRF, оценивается значением ±0.25 мсек. дуги/год. Очевидно, что она характеризует меру инерциальности HCRF относительно указанной квазарной галактической системы отсчета. Несмотря на то, что и квазары, и галактики теоретически могут служить основой для построения инерциальных систем отсчета, тем не менее различие в специфике наблюдений этих объектов может привести к систематическим различиям собственных движений звезд (особенно в отношении уравнения яркости). К этому следует добавить, что использование всех имеющихся в настоящее время наблюдательных данных свидетельствует о том, что остаточное вращение системы HCRF (мера ее инерциальности) определяется с ошибкой на уровне 0.1 мсек. дуги/год (Бобылев, 2015).
В отличие от UCAC4, собственные движения которого заданы в системе отсчета, реализованной с помощью квазаров и галактик, основной целью авторов каталога XPM было получение абсолютных собственных движений звезд с использованием внегалактической системы отсчета, реализованной только с помощью галактик. Идея использования галактик в качестве инерциальной системы отсчета была инициирована в Пулкове Днепровским и Герасимовичем (1932). Список наиболее существенных работ в этом направлении можно найти в (Федоров и др., 2009). Каталог XPM был построен с привлечением данных из каталогов 2MASS (Скрутски и др., 2006) и USN0-A2.0 (Моне, 1998). Он содержит около 314 млн звезд в диапазоне 12m < B < 19m с равномерным покрытием всего неба. Результирующий каталог содержит координаты звезд в системе ICRS на
эпоху Л2000.0, а также оригинальные собственные движения, полученные сравнением координат звезд в каталогах 2МЛ88 и и8Ы0-Л2. Средняя разность эпох для северного полушария составляет 45 лет, а для южного полушария — 17 лет. Ошибки собственных движений лежат в промежутке от 3 до 10 мсек. дуги/год. Нуль-пункт системы абсолютных собственных движений (абсолютная калибровка) был определен по более чем 1 миллиону галактик, содержащихся в каталогах 2МЛ8Б и и8Ы0-Л2.0. Каталог ХРМ является независимой (от HCRF) реализацией внегалактической системы отсчета. В процессе привязки собственных движений звезд каталога ХРМ к галактикам его авторы встретились с тем обстоятельством, что в каталоге 2МЛ8Б имеются два множества (РБС и ХБС) протяженных источников (галактик), но координаты общих объектов в этих подкаталогах систематически различаются вплоть до 25 мсек. дуги. По этой причине авторы приводят две системы абсолютных собственных движений, полученные по каталогам РБС и ХБС, которые мы в дальнейшем будем обозначать как ХРМр и ХРМх.
Каталоги ХРМ и ИСЛС4 реализуют системы отсчета, построенные в оптическом диапазоне с помощью сотен миллионов звезд. В соответствии с требованиями астрометрии необходимо сравнить каталог ХРМ с другими каталогами, чтобы иметь возможность переходить из системы каталога ХРМ в систему другого каталога. В статье Федорова и др. (2011а) представлены в графическом виде систематические разности между собственными движениями звезд в экваториальной системе координат как функций звездной величины. Такие разности были получены для разностей ХРМ-ИСЛС2, ХРМ-ИСЛС3, ХРМ-РРМХЬ и ряда других каталогов отдельно для северного и южного полушарий. При этом была полностью проигнорирована зависимость разностей от положения звезд в каждом из полушарий. В статье Федорова и др. (2011б) проведено сравнение абсолютных собственных движений каталога ХРМ с собственными движениями одних и тех же звезд из каталогов РРМХЬ, ИСЛС3, ТусИо-2 и ХС1. Авторы не проводили изучения всех компонент систематических разностей, а ограничили себя только получением компонентов взаимного вращения осей экваториальных систем отсчета указанных каталогов. Авторами каталога ИСЛС4 (Захариас и др., 2013) выполнено сравнение собственных движений звезд каталогов ХРМ и ИСЛС4 в узкой зоне RA от 6.0 до 6.1 часа в диапазоне склонений от —60 до —30 градусов.
Корректное решение задачи о сравнении каталогов (Бин и др., 1978; Миньяр, Фрошле, 2000)
предполагает представление систематических разностей координат и собственных движений звезд в виде их разложений по системам ортогональных функций с учетом зависимости от координат и блеска звезд. По всей видимости, каталоги ХРМ и иСАС4 еще не подвергались сравнению с такой степенью полноты, и настоящая работа посвящена устранению этого недостатка. В ней решаются три задачи. Первая — это представление систематических разностей координат и собственных движений звезд вида ХРМ-иСАС4 в виде разложений по векторным ортогональным функциям. В отличие от предыдущих аналогичных работ, здесь предложен новый статистический критерий, позволяющий для выбранной схемы пикселиза-ции индивидуальных разностей по схеме Иеа1Р1х (Горский и др., 2005) оценить значимость всех допустимых гармоник разложения индивидуальных разностей по векторным сферическим функциям. Для аппроксимации коэффициентов разложения, полученных по группам звезд различной яркости, применяются нормированные полиномы Лежанд-ра. Полученные модели систематических разностей используются для анализа систематических разностей как функций трех переменных а, 5, т. Вторая задача — это оцен
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.