Hipparcos -Hipparcos

Hipparcos
Testes Hipparcos no ESTEC
Satélite Hipparcos no Grande Simulador Solar, ESTEC, fevereiro de 1988
Nomes HIPPARCOS
Tipo de missão Observatório astrométrico
Operador ESA
COSPAR ID 1989-062B
SATCAT 20169
Local na rede Internet http://sci.esa.int/hipparcos/
Duração da missão 2,5 anos (planejado)
4 anos (alcançado)
Propriedades da espaçonave
Nave espacial HIPPARCOS
Fabricante Espaço Alenia Spazio
Matra Marconi
Massa de lançamento 1.140 kg (2.510 lb)
Massa seca 635 kg (1.400 lb)
Massa de carga útil 210 kg (460 lb)
Poder 295 watts
Início da missão
Data de lançamento 8 de agosto de 1989, 23:25:53 UTC
Foguete Ariane 44LP H10 (V33)
Local de lançamento Center Spatial Guyanais , Kourou , ELA-2
Contratante Arianespace
Serviço inscrito Agosto de 1989
Fim da missão
Disposição descomissionado
Desativado 15 de agosto de 1993
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Órbita geocêntrica
Regime Órbita de transferência geoestacionária Órbita
geoestacionária (planejada)
Altitude do perigeu 500,3 km (310,9 mi)
Altitude de apogeu 35.797,5 km (22.243,5 mi)
Inclinação 6,84 °
Período 636,9 minutos
Revolução no. 17830
Telescópio principal
Modelo Telescópio Schmidt
Diâmetro 29 cm (11 pol.)
Comprimento focal 1,4 m (4 pés 7 pol.)
Comprimentos de onda luz visível
Transponders
Banda S-Band
Largura de banda 2-23  kbit / s
Insígnia da missão do legado Hipparcos
Legacy ESA insignia para a missão   Hipparcos

O Hipparcos foi um satélite científicoda Agência Espacial Européia (ESA), lançado em 1989 e operado até 1993. Foi o primeiro experimento espacial dedicado à astrometria de precisão, a medição precisa das posições de objetos celestes no céu. Isso permitiu as primeiras medições de alta precisão dos brilhos intrínsecos (em comparação com o brilho aparente menos preciso), movimentos adequados e paralaxes das estrelas, permitindo cálculos melhores de sua distância e velocidade tangencial . Quando combinados com medições de velocidade radial de espectroscopia , os astrofísicos foram capazes de finalmente medir todas as seis quantidades necessárias para determinar o movimento das estrelas. O Catálogo Hipparcos resultante, um catálogo de alta precisão com mais de 118.200 estrelas, foi publicado em 1997. O Catálogo Tycho de menor precisãocom mais de um milhão de estrelas foi publicado ao mesmo tempo, enquanto o Catálogo Tycho-2 aprimoradode 2,5 milhões stars foi publicado em 2000. A missão de acompanhamento do Hipparcos , Gaia , foi lançada em 2013.

A palavra "Hipparcos" é um acrônimo para HIgh Precision PARallax COllecting Satellite e também uma referência ao antigo astrônomo grego Hipparchus de Nicéia, que é conhecido por aplicações de trigonometria à astronomia e sua descoberta da precessão dos equinócios .

Fundo

Na segunda metade do século 20, a medição precisa das posições das estrelas a partir do solo estava encontrando barreiras essencialmente intransponíveis para melhorias na precisão, especialmente para medições de grandes ângulos e termos sistemáticos. Problemas foram dominados pelos efeitos da Terra 's atmosfera , mas foram agravados por termos ópticos complexos, térmicas e gravitacionais flexures instrumento, ea ausência de visibilidade de todo o céu. Uma proposta formal para fazer essas observações exigentes do espaço foi apresentada pela primeira vez em 1967.

Embora originalmente proposto à agência espacial francesa CNES , era considerado muito complexo e caro para um único programa nacional. A sua aceitação no programa científico da Agência Espacial Europeia , em 1980, foi o resultado de um longo processo de estudos e lobbying . A motivação científica subjacente era determinar as propriedades físicas das estrelas através da medição de suas distâncias e movimentos espaciais e, assim, colocar estudos teóricos de estrutura e evolução estelar e estudos de estrutura galáctica e cinemática, em uma base empírica mais segura. Observacionalmente, o objetivo era fornecer as posições, paralaxes e movimentos anuais adequados para cerca de 100.000 estrelas com uma precisão sem precedentes de 0,002 segundos de  arco , um alvo na prática eventualmente superado por um fator de dois. O nome do telescópio espacial, "Hipparcos", era um acrônimo para High Precision Parallax Collecting Satellite , e também refletia o nome do antigo astrônomo grego Hipparchus , que é considerado o fundador da trigonometria e o descobridor da precessão dos equinócios (devido à oscilação da Terra em seu eixo).

Satélite e carga útil

Micrografia óptica de parte da grade modulante principal (em cima) e da grade do mapeador de estrelas (em baixo). O período da grade principal é de 8,2 micrômetros .

A espaçonave carregava um único telescópio Schmidt totalmente reflexivo e excêntrico , com uma abertura de 29 cm. Um espelho especial de combinação de feixe sobrepôs dois campos de visão, separados por 58 °, no plano focal comum. Este espelho complexo consistia em dois espelhos inclinados em direções opostas, cada um ocupando metade da pupila de entrada retangular, e fornecendo um campo de visão não revestido de cerca de 1 ° × 1 °. O telescópio utilizou um sistema de grades, na superfície focal, compostas por 2.688 bandas opacas e transparentes alternadas, com um período de 1,208 arc-seg (8,2 micrômetros). Atrás deste sistema de grade, um tubo dissector de imagem ( detector do tipo fotomultiplicador ) com um campo de visão sensível de cerca de 38 arco-seg de diâmetro converteu a luz modulada em uma sequência de contagens de fótons (com uma frequência de amostragem de 1200 Hz ) a partir da qual o fase de todo o trem de pulso de uma estrela pode ser derivada. O ângulo aparente entre duas estrelas nos campos de visão combinados, módulo o período da grade, foi obtido a partir da diferença de fase dos dois trens de pulsos estelares. Originalmente visando a observação de cerca de 100.000 estrelas, com uma precisão astrométrica de cerca de 0,002 arc-seg, o Catálogo Hipparcos final compreendia quase 120.000 estrelas com uma precisão média ligeiramente melhor que 0,001 arc-seg (1 miliarc-seg).

Um sistema fotomultiplicador adicional visualizou um divisor de feixe no caminho óptico e foi usado como um mapeador de estrelas. Seu objetivo era monitorar e determinar a atitude do satélite e, no processo, reunir dados fotométricos e astrométricos de todas as estrelas até cerca de 11 de magnitude. Essas medições foram feitas em duas bandas largas que correspondem aproximadamente a B e V no sistema fotométrico (Johnson) UBV . As posições dessas últimas estrelas deveriam ser determinadas com uma precisão de 0,03 arco-s, que é um fator 25 a menos do que as estrelas da missão principal. Originalmente visando a observação de cerca de 400.000 estrelas, o Catálogo Tycho resultante compreendia pouco mais de 1 milhão de estrelas, com uma análise subsequente estendendo-o ao Catálogo Tycho-2 de cerca de 2,5 milhões de estrelas.

A atitude da espaçonave em relação ao seu centro de gravidade foi controlada para varrer a esfera celeste em um movimento de precessão regular, mantendo uma inclinação constante entre o eixo de rotação e a direção do sol. A espaçonave girou em torno de seu eixo Z a uma taxa de 11,25 revoluções / dia (168,75 arco-seg / s) em um ângulo de 43 ° em relação ao sol . O eixo Z girou em torno da linha do satélite Sol a 6,4 revoluções / ano.

A espaçonave consistia em duas plataformas e seis painéis verticais, todos feitos de colmeia de alumínio. O painel solar consistia em três seções implantáveis, gerando cerca de 300 W no total. Duas antenas de banda S foram localizadas na parte superior e inferior da espaçonave, fornecendo uma taxa de dados de downlink omnidirecional de 24   kbit / s . Um subsistema de controle de atitude e órbita (compreendendo propulsores de hidrazina de 5 newton para manobras de curso, propulsores de gás frio de 20 millinewton para controle de atitude e giroscópios para determinação de atitude) garantiu o controle e determinação de atitude dinâmica correta durante a vida operacional.

Princípios

Algumas características-chave das observações foram as seguintes:

  • por meio de observações do espaço, os efeitos da visão astronômica devido à atmosfera , flexão gravitacional instrumental e distorções térmicas poderiam ser evitados ou minimizados;
  • a visibilidade de todo o céu permitia uma ligação direta das estrelas observadas em toda a esfera celeste;
  • as duas direções de visualização do satélite, separadas por um grande e adequado ângulo (58 °), resultaram em uma conexão rígida entre observações unidimensionais quase instantâneas em diferentes partes do céu. Por sua vez, isso levou a determinações de paralaxe que são absolutas (em vez de relativas, com respeito a algum ponto zero desconhecido);
  • a varredura contínua baseada na eclíptica do satélite resultou em um uso ideal do tempo de observação disponível, com um catálogo resultante fornecendo densidade do céu razoavelmente homogênea e precisão astrométrica uniforme em toda a esfera celestial;
Princípios das medições astrométricas. Círculos preenchidos e linhas sólidas mostram três objetos de um campo de visão (cerca de 1 ° de tamanho), e círculos abertos e linhas tracejadas mostram três objetos de uma região distinta do céu sobreposta em virtude do grande ângulo básico. Esquerda: posições do objeto em uma época de referência. Meio: seus movimentos espaciais ao longo de cerca de quatro anos, com vetores de movimento e fatores de escala próprios arbitrários; triângulos mostram suas posições em uma época fixa perto do final do intervalo. À direita: as mudanças posicionais totais, incluindo os movimentos aparentes adicionais devido à paralaxe anual, os quatro loops correspondentes a quatro órbitas da Terra em torno do sol. Os movimentos induzidos pela paralaxe estão em fase para todas as estrelas na mesma região do céu, de modo que as medições relativas dentro de um campo podem fornecer apenas paralaxes relativas. Embora as separações relativas entre as estrelas mudem continuamente ao longo do período de medição, elas são descritas por apenas cinco parâmetros numéricos por estrela (dois componentes de posição, dois de movimento adequado e a paralaxe).
  • as várias configurações de varredura geométrica para cada estrela, em várias épocas ao longo do programa de observação de 3 anos, resultaram em uma rede densa de posições unidimensionais a partir das quais a direção das coordenadas baricêntricas , a paralaxe e o movimento adequado do objeto poderiam ser resolvidos no que foi efetivamente uma redução global de mínimos quadrados da totalidade das observações. Os parâmetros astrométricos, bem como seus erros padrão e coeficientes de correlação, foram derivados no processo;
  • uma vez que o número de observações geométricas independentes por objeto era grande (normalmente da ordem de 30) em comparação com o número de incógnitas para o modelo padrão (cinco incógnitas astrométricas por estrela), as soluções astrométricas que não obedecem a este modelo simples de cinco parâmetros podem ser expandidas para leve em consideração os efeitos de estrelas duplas ou múltiplas , ou movimentos fotocêntricos não lineares atribuídos a binários astrométricos não resolvidos ;
  • um número um pouco maior de observações reais por objeto, da ordem de 110, forneceu informações fotométricas precisas e homogêneas para cada estrela, a partir da qual magnitudes médias, amplitudes de variabilidade e, em muitos casos, classificação de tipo de variabilidade e período podem ser realizadas.
O percurso no céu de um dos objectos do Catálogo Hipparcos, ao longo de três anos. Cada linha reta indica a posição observada da estrela em uma época particular: como a medição é unidimensional, a localização precisa ao longo dessa linha de posição é indeterminada pela observação. A curva é o caminho estelar modelado ajustado a todas as medições. A posição inferida em cada época é indicada por um ponto e o residual por uma linha curta unindo o ponto à linha de posição correspondente. A amplitude do movimento oscilatório dá a paralaxe da estrela, com a componente linear representando o movimento próprio da estrela.

Desenvolvimento, lançamento e operações

O satélite Hipparcos foi financiado e gerido sob a autoridade geral da Agência Espacial Europeia (ESA). Os principais contratantes industriais foram Matra Marconi Space (agora EADS Astrium ) e Alenia Spazio (agora Thales Alenia Space ).

Outros componentes de hardware foram fornecidos da seguinte forma: o espelho combinador de feixe da REOSC em Saint-Pierre-du-Perray , França ; os espelhos esféricos, dobráveis ​​e retransmissores da Carl Zeiss AG em Oberkochen , Alemanha ; os defletores de luz difusa externos da CASA em Madrid , Espanha ; a grade modulante do CSEM em Neuchâtel , Suíça ; o sistema de controle do mecanismo e a eletrônica de controle térmico da Dornier Satellite Systems em Friedrichshafen , Alemanha; os filtros ópticos, as estruturas experimentais e o sistema de controle de atitude e órbita do Espaço Matra Marconi em Vélizy , França; os mecanismos de troca de instrumentos da Oerlikon-Contraves em Zurique , Suíça; o tubo dissector de imagem e os detectores fotomultiplicadores montados pela Organização Holandesa de Pesquisa Espacial ( SRON ) na Holanda ; o mecanismo de montagem de reorientação projetado por TNO-TPD em Delft , Holanda; o subsistema de energia elétrica da British Aerospace em Bristol , Reino Unido ; a estrutura e o sistema de controle de reação da Daimler-Benz Aerospace em Bremen , Alemanha; os painéis solares e o sistema de controle térmico da Fokker Space System em Leiden , Holanda; o tratamento de dados e o sistema de telecomunicações da Saab Ericsson Space em Gotemburgo , Suécia ; e o motor de impulso de apogeu da SEP na França. Grupos do Institut d'Astrophysique em Liège , Bélgica e do Laboratoire d'Astronomie Spatiale em Marseille , França, contribuíram com procedimentos de teste de desempenho óptico, calibração e alinhamento; Captec em Dublin . A Irlanda e a Logica em Londres contribuíram para o software e calibração on-board.

O satélite Hipparcos foi lançado (com transmissão direta via satélite TV-Sat 2 como co-passageiro) em um veículo lançador Ariane 4 , vôo V33, do Centre Spatial Guyanais , Kourou , Guiana Francesa , em 8 de agosto de 1989. Lançado em uma transferência geoestacionária órbita (GTO), o motor de impulso de apogeu Mage-2 falhou ao disparar e a órbita geoestacionária pretendida nunca foi alcançada. No entanto, com a adição de mais estações terrestres, além do centro de controle de operações da ESA no Centro de Operações Espaciais Europeu (ESOC) na Alemanha , o satélite foi operado com sucesso em sua órbita de transferência geoestacionária (GTO) por quase 3,5 anos. Todos os objetivos da missão original foram, eventualmente, excedidos.

Incluindo uma estimativa para as actividades científicas relacionadas com as observações de satélite e processamento de dados, a missão Hipparcos custou cerca de € 600 milhões (nas condições económicas do ano 2000), e a sua execução envolveu cerca de 200 cientistas europeus e mais de 2.000 indivíduos da indústria europeia.

Catálogo de Entradas Hipparcos

As observações do satélite basearam-se em uma lista predefinida de estrelas-alvo. As estrelas foram observadas à medida que o satélite girava, por uma região sensível do detector de tubo dissector de imagens. Esta lista de estrelas pré-definida formava o Catálogo de Insumos (HIC) Hipparcos : cada estrela do Catálogo Hipparcos final estava contida no Catálogo de Insumos. O Catálogo de Insumos foi compilado pelo Consórcio INCA durante o período de 1982–1989, finalizado o pré-lançamento e publicado tanto em formato digital como impresso.

Embora totalmente substituído pelos resultados do satélite, inclui, no entanto, informações suplementares sobre vários componentes do sistema, bem como compilações de velocidades radiais e tipos espectrais que, não observados pelo satélite, não foram incluídos no Catálogo Hipparcos publicado .

Restrições no tempo total de observação e na uniformidade das estrelas na esfera celeste para operações de satélite e análise de dados levaram a um Catálogo de Entrada de cerca de 118.000 estrelas. Ele combinou dois componentes: primeiro, um levantamento de cerca de 58.000 objetos o mais completo possível para as seguintes magnitudes limitantes: V <7,9 + 1,1sin | b | para tipos espectrais anteriores a G5 e V <7,3 + 1,1sin | b | para tipos espectrais posteriores a G5 (b é a latitude galáctica). As estrelas que constituem este inquérito estão assinaladas no Catálogo Hipparcos .

O segundo componente compreendia estrelas adicionais selecionadas de acordo com seu interesse científico, com nenhuma mais fraca do que a magnitude V = 13 mag. Estas foram selecionadas a partir de cerca de 200 propostas científicas submetidas com base em um Convite para Propostas publicado pela ESA em 1982, e priorizadas pelo Comitê de Seleção de Propostas Científicas em consulta com o Consórcio do Catálogo de Contribuições. Essa seleção teve que equilibrar o interesse científico 'a priori' e a magnitude limite do programa de observação, o tempo total de observação e as restrições de uniformidade do céu.

Reduções de dados

Para os resultados da missão principal, a análise dos dados foi realizada por duas equipas científicas independentes, NDAC e FAST, juntas compreendendo cerca de 100 astrónomos e cientistas, principalmente de institutos europeus (estado membro da ESA). As análises, provenientes de quase 1000 Gbit de dados de satélite adquiridos ao longo de 3,5 anos, incorporaram um sistema abrangente de verificação cruzada e validação e são descritas em detalhes no catálogo publicado.

Um modelo de calibração óptica detalhado foi incluído para mapear a transformação do céu em coordenadas instrumentais. Sua adequação pode ser verificada pelos resíduos de medição detalhados. A órbita da Terra e a órbita do satélite em relação à Terra foram essenciais para descrever a localização do observador em cada época de observação e foram fornecidas por uma efeméride apropriada da Terra combinada com um alcance preciso do satélite. As correções devido à relatividade especial ( aberração estelar ) fizeram uso da velocidade do satélite correspondente. As modificações devido à curvatura da luz relativística geral foram significativas (4 miliarc-seg a 90 ° para a eclíptica) e corrigidas para assumir de forma determinística γ = 1 no formalismo PPN . Os resíduos foram examinados para estabelecer limites em quaisquer desvios deste valor relativístico geral, e nenhuma discrepância significativa foi encontrada.

Quadro de referência

As observações de satélite resultaram essencialmente em posições relativas altamente precisas das estrelas umas em relação às outras, ao longo do período de medição (1989-1993). Na ausência de observações diretas de fontes extragaláticas (além das observações marginais do quasar 3C 273 ), o quadro de referência rígido resultante foi transformado em um quadro de referência inercial ligado a fontes extragaláticas. Isso permite que levantamentos em diferentes comprimentos de onda sejam diretamente correlacionados com as estrelas de Hipparcos e garante que os movimentos adequados do catálogo sejam, na medida do possível, cinematicamente não rotativos. A determinação dos três ângulos de rotação de corpo sólido relevantes e das três taxas de rotação dependentes do tempo foi conduzida e concluída antes da publicação do catálogo. Isso resultou em um vínculo preciso, mas indireto, com um referencial inercial e extragalático.

Precisões típicas dos Catálogos FK5, Hipparcos , Tycho-1 e Tycho-2 em função do tempo. Dependências de Tycho-1 são mostradas para duas magnitudes representativas. Para Tycho-2, um erro de movimento adequado típico de 2,5 miliarc-seg aplica-se a estrelas brilhantes (erro posicional em J1991.25 de 7 miliarc-seg) e estrelas fracas (erro posicional em J1991.25 de 60 miliarc-seg).

Uma variedade de métodos para estabelecer este link de quadro de referência antes da publicação do catálogo foram incluídos e adequadamente ponderados: observações interferométricas de estrelas de rádio por redes VLBI , MERLIN e Very Large Array (VLA); observações de quasares relativos a estrelas de Hipparcos usando dispositivo de carga acoplada (CCD), placas fotográficas e o telescópio espacial Hubble ; programas fotográficos para determinar movimentos próprios estelares com respeito a objetos extragaláticos (Bonn, Kiev, Lick, Potsdam, Yale / San Juan); e comparação dos parâmetros de rotação da Terra obtidos por interferometria de linha de base muito longa (VLBI) e por observações ópticas terrestres de estrelas Hipparcos . Embora muito diferentes em termos de instrumentos, métodos de observação e objetos envolvidos, as várias técnicas geralmente concordam em 10 miliarc-s na orientação e 1 miliarc-s / ano na rotação do sistema. A partir da ponderação apropriada, acredita-se que os eixos coordenados definidos pelo catálogo publicado estejam alinhados com o quadro de rádio extragaláctico dentro de ± 0,6 miliarc-seg na época J1991.25, e não girando em relação a objetos extragaláticos distantes dentro de ± 0,25 miliarc-s / ano.

Os Catálogos Hipparcos e Tycho foram então construídos de modo que o quadro de referência celestial (HCRF) de Hipparcos resultante coincidisse, dentro das incertezas observacionais, com o Quadro de Referência Celestial Internacional (ICRF), e representando as melhores estimativas no momento da conclusão do catálogo (em 1996). O HCRF é, portanto, uma materialização do International Celestial Reference System (ICRS) no domínio óptico. Ele estende e melhora o sistema J2000 ( FK5 ), mantendo aproximadamente a orientação global desse sistema, mas sem seus erros regionais.

Estrelas duplas e múltiplas

Embora de enorme importância astronômica, estrelas duplas e estrelas múltiplas forneceram complicações consideráveis ​​para as observações (devido ao tamanho finito e perfil do campo de visão sensível do detector) e para a análise de dados. O processamento de dados classificou as soluções astrométricas da seguinte forma:

  • soluções de estrela única: 100.038 entradas, das quais 6.763 foram sinalizadas como suspeitas duplas
  • soluções de componentes (Anexo C): 13.211 entradas, compreendendo 24.588 componentes em 12.195 soluções
  • soluções de aceleração (Anexo G): 2.622 soluções
  • soluções orbitais (Anexo O): 235 entradas
  • motores induzidos pela variabilidade (Anexo V): 288 entradas
  • soluções estocásticas (Anexo X): 1.561 entradas
  • nenhuma solução astrométrica válida: 263 entradas (das quais 218 foram sinalizadas como suspeitas duplas)

Se uma estrela binária tiver um período orbital longo, de modo que os movimentos não lineares do fotocentro sejam insignificantes durante o curto período de medição (3 anos), a natureza binária da estrela passaria despercebida por Hipparcos , mas poderia aparecer como um Hipparcos propriamente dito movimento discrepante em comparação com aqueles estabelecidos a partir de programas de movimento adequados de linha de base temporal longa no solo. Os movimentos fotocêntricos de ordem superior podem ser representados por um ajuste de modelo de 7 parâmetros ou mesmo de 9 parâmetros (em comparação com o modelo de 5 parâmetros padrão) e, normalmente, tais modelos podem ser aumentados em complexidade até que os ajustes adequados sejam obtidos. Uma órbita completa, exigindo 7 elementos, foi determinada para 45 sistemas. Períodos orbitais próximos a um ano podem se degenerar com a paralaxe, resultando em soluções não confiáveis ​​para ambos. Os sistemas triplos ou de ordem superior forneceram desafios adicionais ao processamento de dados.

Observações fotométricas

Os dados fotométricos de maior precisão foram fornecidos como um subproduto das principais observações astrométricas da missão. Foram confeccionados em banda larga de luz visível de banda larga, específica para Hipparcos , e designada Hp. A precisão fotométrica mediana, para Hp <magnitude 9, foi de 0,0015 magnitude , com tipicamente 110 observações distintas por estrela ao longo do período de observação de 3,5 anos. Como parte das reduções de dados e produção de catálogo, novas variáveis ​​foram identificadas e designadas com identificadores de estrelas variáveis ​​apropriados. Estrelas variáveis ​​foram classificadas como variáveis ​​periódicas ou não resolvidas; os primeiros foram publicados com estimativas de seu período, amplitude de variabilidade e tipo de variabilidade. No total, foram detectados 11.597 objetos variáveis, dos quais 8.237 foram classificados como variáveis. Existem, por exemplo, 273 variáveis ​​Cefeidas , 186 variáveis RR Lyr , 108 variáveis ​​Delta Scuti e 917 estrelas binárias eclipsantes . As observações do star mapper, constituindo o Catálogo Tycho (e Tycho-2), forneceram duas cores, aproximadamente B e V no sistema fotométrico Johnson UBV , importantes para a classificação espectral e determinação efetiva da temperatura .

Velocidades radiais

A astrometria clássica diz respeito apenas aos movimentos no plano do céu e ignora a velocidade radial da estrela , ou seja, seu movimento espacial ao longo da linha de visão. Embora crítico para uma compreensão da cinemática estelar e, portanto, da dinâmica populacional, seu efeito é geralmente imperceptível para medições astrométricas (no plano do céu) e, portanto, é geralmente ignorado em levantamentos astrométricos em grande escala. Na prática, pode ser medido como um desvio Doppler das linhas espectrais. Mais estritamente, entretanto, a velocidade radial entra em uma formulação astrométrica rigorosa. Especificamente, uma velocidade espacial ao longo da linha de visão significa que a transformação da velocidade linear tangencial para o movimento (angular) adequado é uma função do tempo. O efeito resultante da aceleração secular ou de perspectiva é a interpretação de uma aceleração transversal realmente decorrente de uma velocidade espacial puramente linear com um componente radial significativo, com o efeito posicional proporcional ao produto da paralaxe, o movimento adequado e a velocidade radial. Nos níveis de precisão de Hipparcos , é de importância (marginal) apenas para as estrelas mais próximas com as maiores velocidades radiais e movimentos adequados, mas foi contabilizado nos 21 casos para os quais o efeito posicional acumulado em dois anos excede 0,1 miliarc-seg. As velocidades radiais das estrelas do Catálogo Hipparcos , na medida em que são atualmente conhecidas por pesquisas independentes baseadas no solo, podem ser encontradas no banco de dados astronômico do Centre de données astronomiques de Strasbourg .

A ausência de distâncias confiáveis ​​para a maioria das estrelas significa que as medidas angulares feitas, astrometricamente, no plano do céu, geralmente não podem ser convertidas em verdadeiras velocidades espaciais no plano do céu. Por esta razão, a astrometria caracteriza os movimentos transversais das estrelas em medida angular (por exemplo, arco de segundo por ano) em vez de km / s ou equivalente. Da mesma forma, a ausência típica de velocidades radiais confiáveis ​​significa que o movimento espacial transversal (quando conhecido) é, em qualquer caso, apenas um componente da velocidade espacial tridimensional completa.

Catálogos publicados

Principais características de observação dos Catálogos Hipparcos e Tycho. ICRS é o Sistema Internacional de Referência Celestial.
Propriedade Valor
Comum:
   Período de medição 1989,8-1993,2
   Época do catálogo J1991.25
   Sistema de referência ICRS
     • coincidência com ICRS (3 eixos) ± 0,6 mas
     • desvio de inercial (3 eixos) ± 0,25 mas / ano
Catálogo Hipparcos:
   Número de entradas 118.218
     • com astrometria associada     117.955
     • com fotometria associada     118.204
   Densidade média do céu ≈3 por sq deg
   Limitando magnitude V≈12.4 mag
   Integridade V = 7,3-9,0 mag
Catálogo Tycho:
   Número de entradas 1.058.332
     • com base em dados Tycho     1.052.031
     • apenas com dados Hipparcos     6301
   Densidade média do céu 25 por sq deg
   Limitando magnitude V≈11.5 mag
   Completude para 90 por cento V≈10.5 mag
   Completude para 99,9 por cento V≈10.0 mag
Catálogo Tycho 2:
   Número de entradas 2.539.913
   Densidade média do céu:
      • em b = 0 ° ≈150 por sq deg
      • em b = ± 30 ° ≈50 por sq deg
      • em b = ± 90 ° ≈25 por sq deg
   Completude para 90 por cento V≈11.5 mag
   Completude até 99 por cento V≈11.0 mag
Gráfico equirretangular de declinação vs ascensão reta de estrelas mais brilhantes do que magnitude aparente 5 no Catálogo Hipparcos, codificado por tipo espectral e magnitude aparente, em relação às constelações modernas e à eclíptica

O Catálogo Hipparcos final foi o resultado da comparação crítica e fusão das duas análises (consórcios NDAC e FAST) e contém 118.218 entradas (estrelas ou estrelas múltiplas), correspondendo a uma média de cerca de três estrelas por grau quadrado em todo o céu . A precisão média dos cinco parâmetros astrométricos (Hp <magnitude 9) excedeu os objetivos da missão original e está entre 0,6-1,0 mas. Cerca de 20.000 distâncias foram determinadas como melhores que 10% e 50.000 como melhores que 20%. A proporção inferida de erros externos para erros padrão é ≈1,0-1,2 e os erros sistemáticos estimados estão abaixo de 0,1 mas. O número de estrelas duplas ou múltiplas resolvidas ou suspeitas é 23.882. As observações fotométricas renderam fotometria multiepoca com um número médio de 110 observações por estrela e uma precisão fotométrica mediana (Hp <magnitude 9) de magnitude 0,0015, com 11.597 entradas foram identificadas como variáveis ​​ou possivelmente variáveis.

Para os resultados do star mapper, a análise dos dados foi realizada pelo Tycho Data Analysis Consortium (TDAC). O Catálogo Tycho compreende mais de um milhão de estrelas com astrometria de 20-30 miliarc-seg e fotometria de duas cores (bandas B e V).

Os Catálogos Hipparcos e Tycho finais foram concluídos em agosto de 1996. Os catálogos foram publicados pela Agência Espacial Européia (ESA) em nome das equipes científicas em junho de 1997.

Uma análise mais extensa dos dados do mapeador estelar (Tycho) extraiu estrelas fracas adicionais do fluxo de dados. Combinado com observações de placas fotográficas antigas feitas várias décadas antes como parte do programa Catálogo Astrográfico, o Catálogo Tycho-2 de mais de 2,5 milhões de estrelas (e substituindo totalmente o Catálogo Tycho original) foi publicado em 2000.

Os Catálogos Hipparcos e Tycho-1 foram usados ​​para criar o Millennium Star Atlas : um atlas de todo o céu de um milhão de estrelas com magnitude visual 11. Cerca de 10.000 objetos não estelares também estão incluídos para complementar os dados do catálogo.

Entre 1997 e 2007, as investigações sobre os efeitos sutis na atitude do satélite e calibração do instrumento continuaram. Uma série de efeitos nos dados que não foram totalmente contabilizados foram estudados, como descontinuidades de fase de varredura e saltos de atitude induzidos por micrometeoróides. Uma re-redução das etapas associadas da análise foi eventualmente realizada.

Isso levou a melhores precisões astrométricas para estrelas mais brilhantes do que Hp = magnitude 9,0, atingindo um fator de cerca de três para as estrelas mais brilhantes (Hp <magnitude 4,5), ao mesmo tempo que sublinha a conclusão de que o Catálogo Hipparcos, conforme publicado originalmente, é geralmente confiável dentro do precisão citada.

Todos os dados do catálogo estão disponíveis online no Centre de Données astronomiques de Strasbourg .

Resultados científicos

Conceito artístico da nossa galáxia, a Via Láctea , mostrando dois braços espirais proeminentes presos às extremidades de uma barra central espessa. Hipparcos mapeou muitas estrelas na vizinhança solar com grande precisão, embora isso represente apenas uma pequena fração das estrelas na galáxia.

Os resultados do Hipparcos afetaram uma gama muito ampla de pesquisas astronômicas, que podem ser classificadas em três temas principais:

  • o fornecimento de um quadro de referência preciso: isso permitiu a redução consistente e rigorosa das medições astrométricas históricas, incluindo as das placas Schmidt, círculos meridianos, o Catálogo Astrográfico de 100 anos e 150 anos de medições da orientação da Terra. Estes, por sua vez, produziram uma estrutura de referência densa com movimentos próprios de alta precisão e longo prazo (o Catálogo Tycho-2 ). A redução dos dados de pesquisa de última geração rendeu o denso Catálogo UCAC2 do Observatório Naval dos EUA no mesmo sistema de referência e dados astrométricos aprimorados de pesquisas recentes, como o Sloan Digital Sky Survey e 2MASS . Implícita no referencial de alta precisão está a medição das lentes gravitacionais e a detecção e caracterização de estrelas duplas e múltiplas;
  • restrições na estrutura estelar e evolução estelar : as distâncias precisas e luminosidades de 100.000 estrelas forneceram o conjunto de dados mais abrangente e preciso de parâmetros estelares fundamentais até o momento, colocando restrições na rotação interna, difusão de elemento, movimentos convectivos e asteroseismologia . Combinado com modelos teóricos e outros dados, ele produz massas, raios e idades evolutivas para um grande número de estrelas cobrindo uma ampla gama de estados evolutivos;
  • Cinemática e dinâmica galáctica: as distâncias uniformes e precisas e os movimentos adequados proporcionaram um avanço substancial na compreensão da cinemática estelar e da estrutura dinâmica da vizinhança solar, variando desde a presença e evolução de aglomerados, associações e grupos móveis, a presença de ressonância movimentos devido à barra central e braços espirais da Galáxia , determinação dos parâmetros que descrevem a rotação galáctica , discriminação do disco e populações de halo, evidência de acréscimo de halo e a medição de movimentos espaciais de estrelas em fuga , aglomerados globulares e muitos outros tipos de Estrela.

Associado a esses temas principais, Hipparcos forneceu resultados em tópicos tão diversos como ciência do sistema solar, incluindo determinações de massa de asteróides, rotação da Terra e oscilação de Chandler ; a estrutura interna das anãs brancas ; as massas de anãs marrons ; a caracterização de planetas extra-solares e suas estrelas hospedeiras; a altura do Sol acima do plano médio galáctico; a idade do Universo ; a função de massa inicial estelar e as taxas de formação de estrelas ; e estratégias para a busca de inteligência extraterrestre . A fotometria multiepoca de alta precisão tem sido usada para medir a variabilidade e as pulsações estelares em muitas classes de objetos. Os catálogos Hipparcos e Tycho são agora usados ​​rotineiramente para apontar telescópios terrestres, navegar por missões espaciais e dirigir planetários públicos.

Desde 1997, vários milhares de artigos científicos foram publicados utilizando os catálogos Hipparcos e Tycho . Uma revisão detalhada da literatura científica Hipparcos entre 1997–2007 foi publicada em 2009, e um relato popular do projeto em 2010. Alguns exemplos de resultados notáveis ​​incluem (listados cronologicamente):

  • paralaxes do subanão : aglomerados ricos em metal e o disco espesso
  • estrutura fina da aglomeração de gigante vermelha e determinações de distância associadas
  • distribuição de velocidade estelar inesperada no disco galáctico deformado
  • confirmando o viés de Lutz – Kelker de medição de paralaxe
  • refinando as constantes de Oort e galácticas
  • Matéria escura do disco galáctico, crateras de impacto terrestre e a lei dos grandes números
  • movimento vertical e expansão do Cinturão de Gould
  • a densidade local da matéria na Galáxia e no limite de Oort
  • épocas da era do gelo e o caminho do Sol na Galáxia
  • cinemática local de gigantes K e M e o conceito de superaglomerados
  • um quadro de referência aprimorado para estudos de rotação da Terra de longo prazo
  • o campo de velocidade estelar local na Galáxia
  • Identificação de dois possíveis "irmãos" do Sol (HIP 87382 e HIP 47399), a serem estudados para evidências de exoplanetas

A controvérsia da distância das Plêiades

Um resultado controverso foi a proximidade derivada, em cerca de 120 parsecs, do aglomerado das Plêiades , estabelecido tanto a partir do catálogo original quanto da análise revisada. Isso foi contestado por vários outros trabalhos recentes, colocando a distância média do cluster em cerca de 130 parsecs.

De acordo com um artigo de 2012, a anomalia deveu-se ao uso de uma média ponderada quando há uma correlação entre distâncias e erros de distância para estrelas em aglomerados. Ele é resolvido usando uma média não ponderada. Não existe um viés sistemático nos dados do Hipparcos no que diz respeito aos aglomerados de estrelas.

Em agosto de 2014, a discrepância entre a distância do cluster de 120,2 ± 1,5 parsecs (pc) conforme medido pelo Hipparcos e a distância de133,5 ± 1,2 pc derivado com outras técnicas foi confirmado por medições de paralaxe feitas usando VLBI , que deu136,2 ± 1,2 pc , a distância mais exata e precisa já apresentada para o cluster.

Polaris

Outro debate de distância deflagrado pelo Hipparcos é a distância até a estrela Polaris.

Pessoas

  • Pierre Lacroute ( Observatório de Estrasburgo ): proponente da astrometria espacial em 1967
  • Michael Perryman : Cientista do projeto ESA (1981-1997) e gerente de projeto durante as operações de satélite (1989-1993)
  • Catherine Turon (Observatoire de Paris-Meudon): líder do Consórcio de Catálogo de Insumos
  • Erik Høg: líder do Consórcio TDAC
  • Lennart Lindegren ( Observatório de Lund ): líder do Consórcio NDAC
  • Jean Kovalevsky: líder do FAST Consortium
  • Adriaan Blaauw : presidente do comitê de seleção do programa de observação
  • Equipe de ciência do Hipparcos: Uli Bastian, Pierluigi Bernacca, Michel Crézé, Francesco Donati, Michel Grenon, Michael Grewing, Erik Høg, Jean Kovalevsky, Floor van Leeuwen, Lennart Lindegren, Hans van der Marel, Francois Mignard , Andrew Murray, Michael Perryman (presidente ), Rudolf Le Poole, Hans Schrijver, Catherine Turon
  • Franco Emiliani: gerente de projeto ESA (1981-1985)
  • Hamid Hassan: gerente de projeto ESA (1985–1989)
  • Dietmar Heger: gerente de operações da espaçonave ESA / ESOC
  • Michel Bouffard: gerente de projeto do Espaço Matra Marconi
  • Bruno Strim: gerente de projeto da Alenia Spazio

Veja também

  • Gaia , missão de acompanhamento lançada em 2013

Referências

links externos