astrométrie - Astrometry


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Illustration de l'utilisation de l' interférométrie dans la gamme de longueur d'onde optique pour déterminer des positions précises des étoiles. Avec l' aimable autorisation de la NASA / JPL-Caltech

Astrométrie est la branche de l' astronomie qui implique des mesures précises des positions et des mouvements des étoiles et d' autres corps célestes . Les informations obtenues par des mesures astrométriques fournit des informations sur les Cinématique et l' origine physique du système solaire et notre galaxie , la Voie Lactée .

L'histoire

Concept art pour le vaisseau spatial TAU , une étude de l' époque des années 1980 qui aurait utilisé une sonde interstellaire précurseur d'étendre la ligne de base pour le calcul de parallaxe stellaire à l' appui de astrométrie

L'histoire de l' astrométrie est liée à l'histoire des catalogues d'étoiles , qui ont donné des points de référence des astronomes pour les objets dans le ciel afin qu'ils puissent suivre leurs mouvements. Cela peut être datée de Hipparque , qui , vers 190 avant JC a utilisé le catalogue de ses prédécesseurs Timocharis et Aristillus de découvrir la Terre précession . Ce faisant, il a également développé l'échelle de luminosité encore en usage aujourd'hui. Hipparque compilé un catalogue avec au moins 850 étoiles et leurs positions. Le successeur de Hipparque, Ptolémée , comprenait un catalogue de 1022 étoiles dans son travail l' Almageste , donnant leur emplacement, les coordonnées et la luminosité.

Au 10ème siècle, Abd al-Rahman al-Sufi fait des observations sur les étoiles et décrit leurs positions, grandeurs et étoiles couleur , et a donné des dessins pour chaque constellation, dans son Livre des étoiles fixes . Ibn Yunus a observé plus de 10.000 entrées pour la position du Soleil pendant de nombreuses années en utilisant un grand astrolabe avec un diamètre de près de 1,4 mètres. Ses observations sur les éclipses étaient encore utilisées siècles plus tard dans Simon Newcomb « s enquêtes sur le mouvement de la Lune, tandis que ses autres observations inspirées de Laplace » s obliquité de l'écliptique et Inégalités de Jupiter et Saturne . Au 15ème siècle, le Timurid astronome Ulugh Beg a compilé le Zij-i-Sultani , dans lequel il catalogués 1019 étoiles. Comme les anciens catalogues d'Hipparque et Ptolémée, le catalogue de Ulugh Beg estime avoir été précis au environ 20 minutes d'arc .

Au 16ème siècle, Tycho Brahe utilisé des instruments améliorés, y compris les grands instruments murales , pour mesurer la position des étoiles avec plus de précision qu'auparavant, avec une précision de 15-35 secondes d' arc . Taqi al-Din a mesuré l' ascension droite des étoiles à l' observatoire Constantinople ad-Din Taqi à l' aide qu'il a inventé le « horloge d' observation ». Lorsque les télescopes sont devenus monnaie courante, les cercles de réglage filaient mesures

James Bradley a d' abord essayé de mesurer la parallaxe stellaire en 1729. Le mouvement stellaire était trop insignifiante pour son télescope , mais il a plutôt découvert l' aberration de la lumière et la nutation de l'axe de la Terre. Son catalogue de 3222 étoiles a été raffiné en 1807 par Friedrich Bessel , le père de l' astrométrie moderne. Il a fait la première mesure de la parallaxe stellaire: 0,3 arcsec pour l' étoile binaire 61 Cygni .

Être très difficile à mesurer, seulement environ 60 parallaxes stellaires ont été obtenus à la fin du 19ème siècle, la plupart du temps par l' utilisation du micromètre filar . Astrographes utilisant astronomiques plaques photographiques ont accéléré le processus au début du 20ème siècle. Machines à plaque de mesure automatisée et plus sophistiquée technologie informatique des années 1960 a permis la compilation plus efficace des catalogues d'étoiles . Dans les années 1980, des dispositifs à couplage de charge (CCD) remplacés plaques photographiques et optiques réduites incertitudes à une milliseconde. Cette technologie a fait astrométrie moins cher, ouvrant le champ à un public amateur.

En 1989, l' Agence spatiale européenne de Hipparcos satellite en orbite a astrométrie, où il pourrait être moins affectée par les forces mécaniques des distorsions optiques et la Terre de son atmosphère. Opéré 1989-1993, Hipparcos mesurée petits et grands angles sur le ciel avec beaucoup plus de précision que les télescopes optiques précédents. Au cours de sa course de 4 ans, les positions, les parallaxes et les mouvements propres de 118,218 étoiles ont été déterminées avec un degré sans précédent de précision. Un nouveau « Tycho » a rassemblé une base de données de 1.058.332 à moins de 20-30 mas (milliarcseconds). D' autres catalogues ont été compilés pour les 23,882 doubles / étoiles multiples et 11,597 étoiles variables également analysées au cours de la mission Hipparcos.

Aujourd'hui, le catalogue le plus souvent utilisé est USNO-B1.0 , un catalogue de tout le ciel qui suit les mouvements propres, des positions, des grandeurs et d' autres caractéristiques pour plus d' un milliard d' objets stellaires. Au cours des 50 dernières années, 7,435 caméra Schmidt plaques ont été utilisées pour compléter plusieurs enquêtes de ciel qui rendent les données USNO-B1.0 précises à 0,2 secondes d' arc.

Applications

Diagramme montrant comment un objet plus petit ( par exemple une planète extrasolaire ) en orbite autour d' un objet plus grand ( par exemple une étoile ) pourrait produire des changements de position et de la vitesse de celui - ci comme ils tournent autour de leur commun centre de masse (croix rouge).
Proposition de barycentre du système solaire par rapport au Soleil

En dehors de la fonction fondamentale de fournir aux astronomes d'un cadre de référence pour signaler leurs observations, astrométrie est aussi fondamentale pour des domaines comme la mécanique céleste , la dynamique stellaire et l' astronomie galactique . Dans l' astronomie d' observation , les techniques astrométriques aident à identifier des objets stellaires par leurs mouvements uniques. Il contribue pour garder le temps, dans cette UTC est essentiellement le temps atomique synchronisé sur Terre rotation de par des observations exactes. Astrométrie est une étape importante dans l' échelle de la distance cosmique car elle établit parallaxe estimations de distance pour étoiles dans la Voie Lactée .

Astrométrie a également été utilisé pour appuyer les allégations de détection de planète extrasolaire en mesurant le déplacement des planètes proposées provoquent en position apparente de leur étoile sur le ciel, en raison de leur orbite mutuelle autour du centre de masse du système. Astrométrie est plus précis dans les missions spatiales qui ne sont pas affectés par les effets de distorsion de l'atmosphère de la Terre. Prévu de la NASA spatial interférométrique Mission ( SIM PlanetQuest ) (maintenant annulé) était d'utiliser des techniques astrométriques pour détecter des planètes telluriques en orbite quelque 200 des plus proches étoiles de type solaire . L'Agence spatiale européenne de Mission Gaia , lancé en 2013, applique des techniques astrométriques dans son recensement stellaire. En plus de la détection des exoplanètes, il peut également être utilisé pour déterminer leur masse.

Mesures astrométriques sont utilisées par les astrophysiciens pour contraindre certains modèles dans la mécanique céleste . En mesurant les vitesses de pulsars , il est possible de mettre une limite à l' asymétrie de supernova explosions. En outre, les résultats astrométrie sont utilisés pour déterminer la distribution de la matière noire dans la galaxie.

Les astronomes utilisent des techniques astrométriques pour le suivi des objets proches de la Terre . Astrométrie est responsable de la détection d' un grand nombre record objets du système solaire. Pour trouver de tels objets astrométriquement, les astronomes utilisent des télescopes pour étudier les caméras du ciel et de grande surface pour prendre des photos à différents intervalles déterminés. En étudiant ces images, ils peuvent détecter des objets du système solaire par leurs mouvements par rapport aux étoiles d'arrière - plan, qui restent fixes. Une fois un mouvement par unité de temps est observée, les astronomes compensent la parallaxe provoquée par le mouvement de la Terre pendant cette période et on calcule la distance héliocentrique à cet objet. En utilisant cette distance et d' autres photos, plus d' informations sur l'objet, y compris ses éléments orbitaux , peuvent être obtenus.

50000 Quaoar et 90377 Sedna sont deux objets du système solaire découvert de cette manière par Michael E. Brown et d' autres à Caltech en utilisant l' Observatoire Palomar de télescope Samuel Oschin de 48 pouces (1,2 m) et la caméra CCD de grande surface Palomar-Quest. La capacité des astronomes de suivre les positions et les mouvements de ces corps célestes est essentiel à la compréhension du système solaire et de son passé intimement liés, le présent et l' avenir avec d' autres dans l'Univers.

Statistiques

Un aspect fondamental de astrometry est une correction d'erreur. Divers facteurs introduisent des erreurs dans la mesure des positions stellaires, y compris les conditions atmosphériques, des imperfections dans les instruments et les erreurs de l'observateur ou des instruments de mesure. Un grand nombre de ces erreurs peuvent être réduites par diverses techniques, telles que par l' amélioration des instruments et des compensations aux données. Les résultats sont ensuite analysés en utilisant des méthodes statistiques pour calculer les estimations des données et des plages d'erreur.

Logiciels d'ordinateur

dans la fiction

Voir également

Références

Pour en savoir plus

  • Kovalevsky, Jean; Seidelman, P. Kenneth (2004). Principes fondamentaux de l' astrométrie . La presse de l'Universite de Cambridge. ISBN  0-521-64216-7 .
  • Walter, Hans G. (2000). Astrométrie des catalogues fondamentaux: l'évolution de optique aux cadres de référence radio . New York: Springer. ISBN  3-540-67436-5 .
  • Kovalevsky, Jean (1995). Astrométrie moderne . Berlin; New York: Springer. ISBN  3-540-42380-X .

Liens externes