Asztrometria

Az asztrometria ( más görög szóból ἄστρον  - „csillag” és μετρέω - „mérek”) a csillagászat  egyik ága , amelynek fő feladata az égitestek geometriai és kinematikai tulajdonságainak tanulmányozása .

Az asztrometria fő feladata részletesebben az égitestek elhelyezkedésének és sebességvektorainak adott időpontban történő nagy pontosságú meghatározásaként fogalmazódik meg. E két mennyiség teljes leírását hat asztrometriai paraméter adja :

• égi egyenlítői koordináták , vagy pozíciók , -jobbra emelkedés() ésdeklináció();
• megfelelő mozgások , azaz egyenlítői sebességek jobbra emelkedésben és deklinációban ();
• parallaxisok ;
• radiális sebességek [1] .

Ezen asztrometriai paraméterek pontos mérése lehetővé teszi további információk megszerzését egy csillagászati ​​objektumról, például [2] :

• a tárgy abszolút fényereje ;
• a tárgy tömege és kora;
• az objektum helyének osztályozása: a Naprendszerben , a galaxisban , határain túl, stb.;
• az égitestek családjának osztályozása, amelyhez az objektum tartozik;
• láthatatlan műholdak hiánya/jelenléte az objektumon .

Ezen információk nagy része szükséges ahhoz, hogy következtetéseket vonjunk le a megfigyelt objektum fizikai tulajdonságairól és belső szerkezetéről, valamint választ adjunk alapvető kérdésekre - az egész Univerzum térfogatával, tömegével és korával kapcsolatban . Így az asztrometria a csillagászat egyik legfontosabb ága, amely más szakaszok ( asztrofizika , kozmológia , kozmogónia , égi mechanika stb.) fejlesztéséhez szükséges kísérleti információkat szolgáltat.

Az asztrometria osztályozása

Fundamentális asztrometria

Az égitestek helyzetének és mozgásának pontos méréséhez adott koordinátákkal rendelkező referenciarendszerre van szükség. A fundamentális asztrometria az asztrometria azon alszekciója, amely egy ilyen koordináta-rendszer kiválasztásának problémáival és az ezzel kapcsolatos kérdésekkel foglalkozik - mely objektumokat válasszuk a referenciapontnak (az ún. koordinátarendszer megvalósítása ); hogyan kell a koordinátarendszert az origót jelentő objektumokhoz kötni.

A modern koordinátarendszereket kinematikai és dinamikus koordinátarendszerekre osztják :

• dinamikus koordinátarendszer - a Föld Nap körülipályájának elemei  alapján meghatározott rendszer
• kinematikus koordinátarendszer  - objektumokhoz való kötődésen alapuló koordinátarendszer, amelynek megfelelő mozgása meglehetősen ismertnek tekinthető.

A csillagászok a csillagászat fejlődésének kezdetétől a 20. század végéig mindig az egyenlítői koordináták dinamikus rendszerét használták. Ennek a rendszernek a vonatkoztatási pontját a tavaszi napéjegyenlőségnek tekintették, amelyet hagyományosan a szimbólummal jelöltek , - az ekliptika és az égi egyenlítő metszéspontját, amelyet a Nap éves mozgásának megfigyelései alapján határoztak meg.

Egy ilyen dinamikus rendszernek számos hátránya van. A Föld tengelyének precessziója és nutációja , a forgástengely Földön belüli mozgása, valamint a Föld keringésének a Naprendszer testeiből származó szekuláris és időszakos perturbációi (az ún. [3] ), a tavaszi napéjegyenlőség a csillagok között mozog. Míg a csillagászatban dinamikus koordinátarendszert használtak, ezt a mozgást az összes fenti folyamat hatásának kiszámításával kellett kompenzálni, illetve az egyes korszakok koordinátáit újra kellett számítani .

Ezenkívül a dinamikus referenciarendszer nem teljesíti a referenciakeret tehetetlenségi követelményét .

Ezek a nehézségek vezettek a dinamikus koordinátarendszer kinematikai rendszerrel való helyettesítéséhez. A modern csillagászatban kinematikus koordinátarendszert használnak. Jelenleg ez az ICRF koordinátarendszer a rádiótartományban, extragalaktikus objektumokkal referenciaként, és a HCRF az optikai tartományban, a Hipparcos űrasztrometriai projekt ICRF megfigyelőrendszerére hivatkozva .

Az extragalaktikus objektumokra mint vonatkoztatásra épülő kinematikai vonatkoztatási rendszer kvázi inerciálisnak tekinthető (hiszen az extragalaktikus objektumok mozgásának gyorsulása, sőt ennek a mozgásnak a jelenléte is elhanyagolható).

Bármely kinematikai koordináta-rendszer az alapvető katalógus segítségével kerül meghatározásra, mint az ebben a katalógusban szereplő objektumok összes asztrometriai paraméterének halmaza.

Gyakorlati csillagászat

A gyakorlati asztrometria a következő problémákkal foglalkozik: [2]

• a kialakított koordinátarendszer használata;
• a kapott információból annak meghatározása, hogy a vizsgált objektumok hol helyezkednek el és hogyan mozognak;
• megfigyelések szervezése és feldolgozása e problémák megoldására;
• a kapott eredmények pontosságának felmérése, és a szükséges pontosságra való javítása.

A gyakorlati asztrometriának ki kell terjednie az égbolt felmérésére is – részletes fényképes térképek összeállítására azzal a céllal, hogy a lehető legtöbb asztrometriai objektumot katalogizálják.

A Föld forgásának tanulmányozása

Mivel az asztrometriai megfigyeléseket nagy mennyiségben a Föld felszínéről végzik, mozgásának és kérge mozgásának bármilyen változatának vizsgálata is az asztrometriai feladatok megoldásához kapcsolódik, és az asztrometria egyik alszaka. A Föld felszínén a külön kiválasztott pontok mozgását olyan folyamatok befolyásolják, mint a precesszió , a nutáció , a pólusok mozgása, a Föld forgásának lassulása, a litoszféra lemezek mozgása, a gravitációs tér egyenetlenségei. Ebben az esetben a Föld forgásának paraméterei nem állandóak; idővel változnak. A Föld forgásának vizsgálatára használt egyik módszer a gravimetria .

Megjegyzendő, hogy körülbelül a 20. század közepéig a Föld forgását használták az asztrometriában az idő, valamint a földrajzi koordináták mérésére. Miután mindkettőre pontosabb módszereket találtak ki, az asztrometria most az inverz problémát oldja meg – a pontos idő mércéivel vizsgálja a Föld forgásának változásait (különösen a lassulást); és a földkéreg rezgéseit tanulmányozza globális műholdas navigációs rendszerek segítségével .

Az asztrometria története

Az asztrofizika megjelenése előtt, a 20. század elején szinte az egész csillagászat asztrometriára redukálódott. Az asztrometria elválaszthatatlanul kapcsolódik a csillagkatalógusokhoz . Az első katalógust az ókori Kínában állította össze Shi Shen csillagász. Pontosabban nem katalógus volt, hanem az égbolt sematikus térképe. Az első, a csillagok koordinátáit tartalmazó asztrometriai katalógust az ókori görög csillagász , Hipparkhosz készítette , és Kr.e. 129-ből származik, de nem maradt fenn. Megfigyeléseit a korábbiakkal összehasonlítva Hipparkhosz felfedezte a napéjegyenlőségek precessziójának vagy precessziójának jelenségét . Az asztrometria fejlődésének lendületét az ember gyakorlati szükségletei adták: iránytű és mechanikus óra nélkül csak az égitestek megfigyelései alapján lehetett navigálni (lásd Csillagászati ​​navigáció ).

A középkorban az asztrometria széles körben elterjedt az arab világban. A legnagyobb hozzájárulást Al-Battani (X. század), al-Biruni (XI. század) és Ulugbek (XV. század) tette hozzá. A 16. században Tycho Brahe 16 éven keresztül végzett Mars -megfigyeléseket , amelyek feldolgozása után utódja, Johannes Kepler felfedezte a bolygók mozgásának törvényeit . Ezekre az empirikus törvényekre alapozva Isaac Newton leírta az egyetemes gravitáció törvényét, és lefektette a klasszikus mechanika alapjait, ami egy tudományos megközelítés kialakulásához vezetett .

A 20. század végén, egy jelentős válság után, a számítástechnika fejlődésének és a sugárvevők fejlesztésének köszönhetően forradalom ment végbe az asztrometriában.

A modern csillagászat fő feladatai

Kezdetben az asztrometria feladata a csillagok helyzetének mérése volt, hogy meghatározza a földrajzi koordinátákat a navigációhoz . Ha ismertek a földrajzi koordináták, akkor a lámpatest égi meridiánon való áthaladásának pillanatának megjelölésével megtudhatja a helyi napidőt .

A modern csillagászat fő céljai

• Új fundamentális katalógus létrehozása, amely viszonylag kielégíti a modern megfigyelésekhez szükséges egyetemességi kritériumokat;
• Referencia referenciarendszer fejlesztése a Földön ( ITRS ).
• A relativitáselmélet ellenőrzése, alapvető paramétereinek finomítása;
• Univerzális égbolttérkép létrehozása, amely előnyökkel jár a meglévő fényképészeti felmérésekkel szemben;
• Asztrometriai paraméterek beszerzése galaxisunk minél több különböző objektumához;
• A mikrolencsék hatásának tanulmányozása , beleértve az alapvető támasztórendszer felépítésére gyakorolt ​​hatását;
• Monitoring megfigyelések felhalmozása a Föld és a Naprendszer testeinek mozgáselméletének javítása érdekében;

Az asztrometria módszerei