АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2011, том 88, № 1, с. 16-21
УДК 524.3-17-56
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ КАТАЛОГА ГИДИРОВОЧНЫХ ЗВЕЗД ПРОЕКТА "СПЕКТР-УФ" (ВКО/УФ)
© 2011 г. А. С. Шугаров1, Н. В. Чупина1, А. Э. Пискунов1, Н. В. Харченко2
1 Учреждение Российской академии наук Институт астрономии РАН, Москва, Россия 2Главная астрономическая обсерватория Национальной академии наук Украины, Киев, Украина Поступила в редакцию 08.06.2010 г.; после доработки 01.07.2010 г.
На основе наблюдений с ПЗС-камерой в спектральной полосе, близкой к полосе системы датчиков гида космического телескопа Т-170М, проведена проверка точности фотометрической калибровки каталога гидировочных звезд (Мастер-каталога) проекта "Спектр-УФ" (Всемирная космическая обсерватория — ультрафиолет). По результатам наблюдений средняя фотометрическая ошибка Мастер-каталога в диапазоне звездных величин 14т — 17т составляет 0.23т, ее вариация по небу не превосходит 2 раз. Обнаружено, что около 2% звезд Мастер-каталога имеют фотометрическую ошибку более 2т. Проведен анализ соответствия больших фотометрических ошибок и флажков Мастер-каталога.
1. ВВЕДЕНИЕ
В нашей предыдущей работе [1] мы описали процедуру фотометрической калибровки каталога 2МЛ8Б [2], проведенную в интересах космического проекта "Спектр-УФ" [3], с целью создания Мастер-каталога (МК) гидировочных звезд. Путем сравнения наших результатов с приближенной фотометрией в каталоге иСЛС2 [4] мы нашли, что они обеспечивают адекватное преобразование инфракрасной фотометрии в оптическую, удовлетворяющее требованиям системы наведения "Спектр-УФ". В данной работе мы описываем результаты проверки этой трансформации и анализа соответствия фотометрических ошибок и флажков МК, полученные сравнением преобразованных звездных величин с результатами непосредственных наблюдений избранных площадок в оптическом диапазоне с помощью телескопа "Цейсс-600" обсерватории на пике Терскол.
2. СИСТЕМА ДАТЧИКОВ ГИДА И КАТАЛОГ ГИДИРОВОЧНЫХ ЗВЕЗД ПРОЕКТА "СПЕКТР-УФ"
Точное наведение и стабилизация космического телескопа Т-170М проекта "Спектр-УФ" будет осуществляться с помощью Системы датчиков гида (СДГ) [5], в состав которой входят три датчика гида, расположенные на краях поля зрения телескопа. Каждый датчик содержит охлаждаемый ПЗС-приемник формата 1024 х 1024 пикс. производства НПП "Элар" и электронные платы.
При наведении телескопа на объект СДГ получает изображения трех участков небесной сферы, автоматически отождествляет звезды на этих участках со звездами каталога гидировочных звезд и передает информацию о текущих координатах наведения телескопа в бортовой управляющий компьютер. После успешного наведения телескопа на интересующий объект с точностью 0.1" информация от СДГ используется для стабилизации космического аппарата со среднеквадратичной ошибкой (СКО) 0.03".
В качестве каталога гидировочных звезд для СДГ будет использован разработанный в ИНАСАН специальный МК [6]. МК удовлетворяет следующим требованиям: плотная сетка гидирую-щих звезд по всему небу, включая участки около ярких звезд и в областях звездных скоплений, высокая точность координат звезд, близость эпохи наблюдений ко времени запуска обсерватории, полнота до 17т в совместимой с СДГ фотометрической полосе. МК был получен на основе каталога 2МЛ8Б [1] путем редукции его инфракрасных звездных величин . в оптические RJ [2]. В качестве опорной фотометрической системы для этой редукции была выбрана система оптических величин Ru из каталога ОСЛС2 [3].
Все звезды в каталоге 2МЛ8Б снабжены флажками фотометрического качества данных, которые представляют собой довольно громоздкую систему символов. Мы упростили и приспособили эту систему для конкретной цели — индикации потенциально "плохих" звезд в МК.
На основе данных каталога 2МЛ88 мы снабдили все звезды МК флажками, обозначаемых как Е, Р, N, каждый из которых может быть равен 0 или 1. Флажок фотометрической точности Е устанавливается равным 1, если значения ошибки е, определенной как среднеквадратичное из ошибок звездных величин eJ, ен в каталоге 2МЛ8Б, превышает 0.5т. Флажок искажения фотометрических данных Р = 1 означает неопределенность фотометрии источника в какой-нибудь полосе 2МЛ8Б, либо искажение и (или) загрязнение фотометрического отсчета. Флажок наличия близкого соседа N = 1, если в 2МЛ8Б есть указание на кратность источника.
Этими флажками следует руководствоваться при использовании каталога МК. При [Е, Р, N = = 1 объект не должен использоваться для установления и (или) проверки фотометрической системы. При N = 1 возможны искажения координат, и объект должен с осторожностью использоваться для координатно-идентификационных задач. Для 43% звезд МК хотя бы один из трех флажков равен 1. Из них флажок Р = 1 имеют 41% звезд, N = 1 - 14%, Е = 1 - 0.04%.
3. УСЛОВИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СДГ
При использовании СДГ нужно иметь ввиду следующие ограничения и условия:
— МК полон до ^ = 17т;
— СКО редукции звездных величин МК в полосу RJ составляет 0.1т—0.7т;
— фотометрическая полоса МК RJ базируется на наблюдениях в диапазоне длин волн 580—640 нм [4], полоса СДГ включает более широкий диапазон 200—1000 нм с максимумом в красной области спектра (ПЗС-приемник без фильтра);
— условный порог чувствительности СДГ при экспозиции 1 с составляет 17т при отношении сигнал/шум (С/Ш) в диапазоне 10—20;
— в поле зрения СДГ будут попадать преимущественно слабые звезды (16т—17т);
— на больших галактических широтах в поле зрения СДГ при указанных выше условиях будет наблюдаться по 1—2 звезды.
Совокупность вышеперечисленных факторов говорит о том, что на больших галактических широтах СДГ будет работать близко к порогу чувствительности и полноты МК. Как следствие этого, будут возникать ситуации, когда часть звезд из МК окажется существенно слабее порога чувствительности СДГ, и наоборот, некоторые звезды слабее 17т по каталогу могут появиться в поле зрения, поскольку их реальный блеск выше, что затруднит работу алгоритмов автоматического отождествления. Тем самым блеск наблюдаемых
звезд становится одним из важных факторов отождествления объектов.
На точность фотометрических данных МК накладывается определенное ограничение, которое, с одной стороны, обусловлено наблюдаемой величиной С/Ш, а с другой — точностью исходного каталога 2МЛ8Б, ошибками редукции его инфракрасных звездных величин в оптические, неполным совпадением спектральной полосы СДГ и RJ.
Для определения возможности успешной работы СДГ и с целью определения реальной фотометрической точности МК было решено провести наземные наблюдения в спектральной полосе, максимально приближенной к СДГ космического телескопа.
4. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ
С помощью ПЗС-камеры Б1С, установленной на телескопе "Цейсс-600" обсерватории на пике Терскол, с 13 по 21 августа 2009 г. (наблюдатель А.С. Шугаров) были проведены наблюдения 20 областей неба, преимущественно со звездными скоплениями. Такой выбор обусловлен тем, что мы хотели иметь максимальное количество звезд, наблюдаемых в одинаковых условиях. Координаты площадок на равноденствие Л2000.0 взяты из [7, 8] и даны в табл. 1.
Наблюдения проводились как без фильтра, так и с реализующими полосы V и R фильтрами с экспозицией 120 с, что дало при наблюдениях звезд 17т без фильтра отношение С/Ш около 50. Выбранные площадки были распределены по небу таким образом, чтобы проверить точность МК как в плоскости Галактики, где возможны максимальные ошибки редукции из-за сильного межзвездного поглощения, так и вдали от нее.
Для 3543 звезд в этих площадках была проведена фотометрическая обработка ПЗС-изображений с помощью программы MaximDL. Фотометрический нуль-пункт в каждой площадке определялся по критерию нулевой средней разницы между наблюдавшимися звездными величинами и данными из МК в диапазоне 15т—17т, поскольку нас интересовала относительная точность фотометрии МК. Таким образом, для всех звезд мы определили звездные величины т в системе, близкой к инструментальной системе СДГ.
5. АНАЛИЗ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МК
Мы полагали, что спектральные чувствительности ПЗС-камеры на наземном телескопе и СДГ космического телескопа Т-170М приблизительно
Таблица 1. Фотометрическая точность МК для различных площадок
Площадка a a Количество уклонений Количество звезд
15m_17m 14m_16m >lm >2m >3m
ASCC 101 19.227h 36.33° 0.19m 0.13m 3.6% 5 4 2 140
ASCC 103 19.603 35.67 0.19 0.14 2.7% 8 5 5 291
ASCC 113 21.200 38.60 0.20 0.14 1.7% 4 3 1 233
1С 4996 20.275 37.63 0.29 0.26 4.6% 13 7 3 281
NGC 118 0.783 85.25 0.24 0.17 3.7% 13 0 0 345
NGC 6633 18.454 6.51 0.19 0.14 1.5% 2 2 2 135
NGC 6694 18.755 -9.38 0.23 0.20 3.6% 8 5 4 219
NGC 6705 18.851 -6.27 0.20 0.22 12.5% 23 19 15 184
NGC 6709 18.855 10.32 0.13 0.12 3.9% 5 3 3 128
NGC 6728 18.979 -8.97 0.24 0.25 1.9% 3 3 3 154
NGC 6811 19.621 46.39 0.25 0.15 5.0% 7 4 4 140
NGC 6830 19.850 23.10 0.25 0.20 9.1% 13 12 6 142
NGC 6866 20.065 44.16 0.26 0.23 1.1% 2 1 0 187
NGC 7063 21.406 36.49 0.22 0.18 0.5% 1 1 1 220
NGC 7209 22.088 46.48 0.23 0.17 2.5% 6 0 0 244
NGC 7243 22.252 49.90 0.24 0.16 3.2% 5 1 1 156
R1 23.150 10.47 0.32 0.32 5.4% 4 0 0 74
R2 1.316 7.65 0.15 0.21 11.5% 7 1 0 61
SA 113 21.683 0.42 0.28 0.23 4.6% 7 0 0 152
SA 115 23.733 1.07 0.32 0.32 2.9% 2 0 0 68
тичный разброс а будут характеризовать фотометрическую точность МК в систематическом и случайном отношениях. В табл. 1 приведены значения а для каждой площадки в диапазонах 15т—17т и 14т—16т. При вычислении не учитывались звезды с А > 1т.
Значения А и а для различных участков неба свидетельствуют о том, что:
— средняя точность МК для разных площадок различается до 2 раз;
— средняя точность по площадке не коррелирует с галактической широтой и плотностью звезд на площадке;
— количество больших уклонений от МК-величин коррелирует с плотностью звезд на площадке (в табл. 1 не указана).
Фотометрическая ошибка МК а в зависимости от звездной величины дана в табл. 2. В рабочем
совпадают, а точность определяемых из ПЗС-наблюдений звездных величин т существенно выше, чем RJ
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.