天体测量学科发展专题报告(草稿v1)

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1、天体测量学科发展专题报告(草稿)一．国际发展现状和趋势1．多波段天球参考架研究近十多年来，天体测量与天文参考系研究取得了重大突破性进展，天体测量观测精度、观测能力和效率都得到了飞速的发展。在基本天体测量领域，已经从过去比较单纯的天文参考系研究拓展到天文学研究的众多领域。同时，高精度的天体测量与高精度天文参考系更进一步确立了其在天文学中的基础地位。其中标志性的成就当属ESA空间天体测量卫星Hipparcos的成功发射和项目实施，由此获得大样本恒星的天体测量观测数据，建立了光学波段的高精度国际天球参考系。Hipparcos计划之后，国际上当前天球参考架研究的特点是开展大样本、多波段、高精

2、度的巡天观测。具体表现在以下4个方面的工作：（1）各国纷纷提出了第二个空间天体测量卫星的计划，如Gaia、MAPS（全称Milli-ArcsecondPathfinderSurvey）、JASMINE（JapanAstrometrySatelliteMissionforInfraredExploration）以及SIM、PlanetQuest等，这些卫星大多将在2012年前后发射，结果则估计需迟至2020年左右发表。（2）地面观测从依巴谷星表向暗星扩充，包括以下3项工作：（a）已发表的星表有：Tycho-2、UCAC-2（全天星表将在2008年上半年发表）、GSC2.3，USNOB1

3、.0，后2项星表己包括数以亿计的天体，星等至21mag左右；（b）基于银河系结构和演化的研究，开展局部天区的巡天计划，如SDSS、QUEST、WOCS、DAS等，这些计划都包括了精确测定天体测量参数内容；（c）研制新的地面天体测量望远镜，如美国海军天文台提出研制一架新的望远镜URAT（USNORoboticAstrometricTelescope），计划于2010年得到完备至20mag的高精度天体测量全天星表。（3）构建多波段参考架包括γ、X、紫外、光学、红外、亚毫米和射电参考架，现在已建立光学、红外和射电参架。其中1997年发表的依巴谷星表(HipparcosCatalogue)是

4、ICRF在光学波段的实现，已在天文、测地、空间研究等领域广泛使用；1997年23届国际天文学联合会（IAU）大会通过用VLBI方法建立的国际天球参考架作为准惯性的参考架，并在1998年1月1日采用。至2004年，总共有776颗ICRF射电源分布全天，每8°´8°有1个源。坐标精度平均为±0.25mas，参考架的指向稳定在±0.014mas以内；红外参考架是由2MASS和DENIS两本星表构成，是ICRF在近红外的实现。尽管已经做了许多有关γ、X源寻找光学、红外的对应体的工作，现在已有6000颗依巴谷星和～14000颗Tycho–1星在ROSAT的巡天中找到X射线源的对应体，然而全波段

5、的7个（γ、X、紫外、光学、红外、亚毫米和射电）参考架只有3个给予实现，其他4个波段和全波段的综合参考架有待今后解决。（4）微角秒天体测量参考架Gaia的观测资料将给出微角秒量级的恒星位置精度，4μas(V=10mag)、10μas(V=15mag)、200μas(V=20mag)。从依巴谷至Gaia给出天体的位置精度将是一个飞跃：从亳角秒至微角秒。观测精度达到微角秒量级后，其归算也必须在相对论框架下进行。鉴于此项工作的重要性，2006年第26届IAU大会上成立了“基本天文学中相对论专业委员会（第52专业委员会）”，其科学目标为在相对论框架内确定基本天文的几何和力学概念，并给出基本天

6、文中所用的数学和物理公式。除了上述关于天球参考架诸项研究方面外，对于重要天体测量参数之一的视向速度测定工作，依巴谷没有测定视向速度，而Gaia将给出亮于16-17mag星的视向速度，其精度为1―10km/s。在Gaia发射前提出的视向速度的RAVE（RAdialVelocityExperiment）巡天计划，计划在2003－2010年期间用英澳天文台（AAO）的UK1.2m的Schmidt望远镜测定南天亮于16mag近百万个天体的视向速度（精度为2km/s）。这个恒星运动学的数据库将比现在提出的其他巡天计划大3个数量级。2．天体测量数据在银河系研究中的应用依巴谷计划的成功实施，不仅建

7、立了光学波段的高精度国际天球参考系，同时为银河系天文学研究提供的极为珍贵的第一手观测资料。Hipparcos自行和视差资料，对银河系运动学和动力学研究、银河系精细结构、银河系距离尺度等研究工作都给予了极大的推动。图1给出了Hipparcos对毕星团结构研究结果的比较示意图。图1：根据地面观测、依巴谷和预计从Gaia得到的毕星团距离及其误差伴随空间天体测量发展的同时，CCD和底片处理技术的进步，为海量天体观测测量数据的运用提供了更广泛的前景。其中，包括从数百