Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.puldb.ru/laza_gao/WIN/page_51.html
Дата изменения: Sun Apr 12 12:28:49 2009
Дата индексирования: Mon Oct 1 20:54:10 2012
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: п п п п п п
page_51
Лаборатория астрометрии и звездной астрономии.Герб лаборатории.
НАБЛЮДЕНИЯ ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.
В Лаборатории астрометрии и звездной астрономии продолжаются традиционные наблюдения тел Солнечной системы: астероидов, спутников планет и комет. Наблюдения направлены на решение фундаментальных проблем небесной механики и астрометрии: создание и улучшение теорий движений тел Солнечной системы с целью изучения строения и эволюции Солнечной системы и установление связи динамической и космической систем небесных координат в астрономии. В рамках этих проблем производятся определения высокоточных относительных и абсолютных координат спутников планет, астероидов и комет и определение положений больших планет по наблюдениям их спутников. Наблюдения проводятся на двух инструментах, оснащенных современными ПЗС-матрицами: нормальном астрографе (D/F=330/3467 мм, ПЗС-камера S2C, FOV=18x16 arcmin, масштаб: 1"/pix.) и 26-дюймовом рефракторе (D/F=650/10413 мм, ПЗС-камера FLI PROLine 9000, FOV=12x12arcmin, масштаб: 0".23/pix.).
Павильон 26'' рефрактора.
До 1995 г.  наблюдения на обоих инструментах производились только фотографическим методом. После установки в 1995 г на 26-дюймовом рефракторе ПЗС- матрицы ST6  на инструменте параллельно с фотографическими были начаты регулярные ПЗС-наблюдения, в 2008 г. фотографические наблюдения на 26-дюймовом рефракторе были полностью прекращены.   На нормальном астрографе фотографические наблюдения были полностью заменены ПЗС-наблюдениями еще в 2005 году. 
Программы наблюдений.
    Программа наблюдений тел Солнечной системы на нормальном астрографе включает: наблюдения  14 малых планет, традиционно наблюдавшихся в Пулкове,  а также двойные астероиды и астероиды, подозреваемые на двойственность, астероиды семейств Eos и Hygiea, среди которых предполагается поиск неизвестных ранее двойных астероидов,, астероиды вблизи точек максимальной кривизны их видимого движения (для применения нового метода уточнения орбит), покрытия (тесные сближения) астероидами звезд космических каталогов, наблюдения спутников Сатурна и Урана. 
   В программу наблюдений 26-дюймового рефрактора входят наблюдения спутников больших планет. В настоящее время оба инструмента активно участвуют в Международной кампании PHEMU-09 по наблюдениям взаимных явлений в системах спутников Урана, Cатурна и Юпитера. Сотрудники лаборатории неоднократно участвовали в подобных кампаниях,  таких как  PHESAT-95, PHEMU-97, PHEMU-2003. В последнюю кампанию по наблюдениям  взаимных явлений в системе галилеевых спутников Юпитера (2003 г.) инструменты Пулковской обсерватории обеспечили 10% всех выполненных наблюдений (всего участвовало 36 обсерваторий всего мира). 
    За последние три года (2006-2008 гг.) на 26-дюймовом рефракторе было получено: 300 серий ПЗС-наблюдений   и  37 фотопластинок со спутниками Сатурна (1-8 ) и Урана (1 - 4 ). На нормальном астрографе - 1986 серий ПЗС-наблюдений астероидов (220 объектов), 112 серий наблюдений спутников Сатурна и Урана, 3 серии кометы Pojmanski, 41 серия кометы Schwassann-Wachmann (фрагменты С и В) и 8 серий кометы Lovejoy.  Одна ПЗС-серия  - в среднем 10 наблюдений.
В наблюдениях на 26-дюймовом рефракторе принимали участие следующие сотрудники лаборатории: И.С.Измайлов (зав. инструментом),  О.А.Калиниченко, Н.А.Шахт, О.В.Кияева, Л.Г.Романенко, К.Л.Масленников, Е.А.Грошева.
Наблюдатели нормального астрографа: М.Ю. Ховричев (зав. инструментом), Е.В.Хруцкая, А.А.Бережной, Н.В.Нарижная, А.А.Дементьева.
Ночное небо.
Нормальный астрограф.
Астрометрические исследования, выполненные в лаборатории, базировались как на текущих ПЗС-наблюдений, так и на полученном ранее материале фотографических наблюдений.
Методика обработки наблюдений и важнейшие результаты астрометрических исследований.
    Для наблюдений и их обработки с целью получения абсолютных и относительных координат планет и их спутников с высокой точностью используются оригинальные методы и алгоритмы программного обеспечения, разработанные коллективом сотрудников ЛАЗА. В особенности  это касается методики наблюдений и обработки ПЗС-изображений. Усовершенствована  методика обработки ПЗС-наблюдений на НА. Применение новой методики (учет плоского поля и уравнения яркости) позволило улучшить точность конечного результата в два раза. В настоящее время эта точность составляет: по внутренней сходимости   25/23 mas по RA и DECL и 35/33  по внешней сходимости  против   45/46  mas по RA и DECL и  65/60 mas  соответственно, полученной ранее по упрощенной методике.  Достигнутая точность соответствует лучшим зарубежным результатам и позволяет выявить периодичность в движении астероидов, подозреваемых на двойственность, а также обнаруживать неизвестные ранее двойные астероиды  (Е.В.Хруцкая, М.Ю.Ховричев).  На рис.1 показана зависимость несглаженных  разностей  (Наблюдения-Каталог) по RA (a) и DECL (б) от звездной величины. Исследование этой зависимости выполнено по 15000 опорных звезд каталога UCAC2.
(а)
 (б)
Рис.1 Зависимость несглаженных  значений  разностей  (Набдюдения-Каталог) от звездной величины по RA (a)  и DEC (б).
Обновлена методика обработки ПЗС-наблюдений спутников планет в плане более полного учета ореола от яркой планеты  (И.С.Измайлов).  Продолжена работа по усовершенствованию программного пакета IZMCCD для обработки ПЗС-наблюдений. Обновлена методика астрометрической редукции, что привело к повышению точности наблюдений на 26-дюймовом рефракторе. (И.С.Измайлов).  Ведется разработка программного комплекса для обработки оцифрованных полей с астероидами (А.А. Бережной).
Разработанная методика фотографических наблюдений  спутников планет и астрометрической редукции, включающая методы измерений, метод "след-масштаб", а также методику учета фазы, разработанные А.А.Киселевым, Т.П.Киселевой, О.В.Кияевой,  позволили  получать координаты планет и их спутников с точностью, не уступающей лучшим мировым определениям координат спутников планет.
Оособо следует отметить работы по  автоматизации  процесса наблюдений и управления телескопом.  В 2007 г. на 26-дюймовом рефракторе была установлена новая ПЗС-камера  FLI PROLine 9000. Разработана и реализована новая методика наблюдений, позволяющая в автоматическом режиме наблюдать визуально-двойные звезды, спутники больших планет, малые планеты, звезды для определения параллаксов и высокоорбитальные ИСЗ.    Разработан и установлен новый механизм контроля положения телескопа по часовому углу, позволяющий  практически полностью исключить грубые ошибки в отсчете часового угла и не требующий контроля со стороны наблюдателя.   Создана система, предназначенная для определения экваториальных координат центра поля зрения инструмента по конфигурации звезд в данном поле для случая, когда фактический центр поля зрения удален от планируемого на несколько градусов. (И.С.Измайлов).  Результатом проделанной работы стала полная автоматизация процесса ПЗС-наблюдений, намного увеличившая количество выполняемых наблюдений.  В настоящее время на 26-дюймовом рефракторе возможны проведения дистанционных наблюдений.
В последние годы в лаборатории выполнен ряд больших работ обобщающего характера с использованием как фотографических наблюдений, так и текущих ПЗС-наблюдений. Среди них: анализ и обобщение столетних рядов (1898 -2005 гг) астрометрических наблюдений тел Солнечной системы на инструментах лаборатории. В работе проанализированы методики наблюдений и обработки, точность наблюдений  и теорий движения, проведено сравнение фотографических и ПЗС-наблюдений, показаны новые возможности астрометрических наблюдений в связи с переходом на ПЗС-приемники. (Т.П. Киселева,  Е.В. Хруцкая).
Завершена обработка и выполнены  астрометрические исследования системы спутников Сатурна по фотографическим и ПЗС наблюдениям на 26-дюймовом рефракторе и нормальном астрографе (1995-2007 гг.) Получены ряды относительных и абсолютных (звездных) координат главных спутников (1 - 8). 
Определены координаты  Сатурна по спутникам, без измерения изображений самой планеты. Опорные звезды выбирались из  каталога TYCHO-2. Выполнено сравнение наблюдений с современными эфемеридами TASS 1.7 и INPOP06. На основе этого сравнения выполнен анализ точности наблюдений и теорий движения, исследованы систематические ошибки наблюдений. 
Система спутников Сатурна, 
26-дюймовый рефрактор, 
17/18апреля 1980г. Кольцо видно "с ребра".
Спутники: Диона, Титан,  Тэфия, Рея. 
Экспозиция 1 мин.
Внутренние ошибки ПЗС-наблюдений равны  0.01' - 0.05', фотографических наблюдений  - 0.05' - 0.08'. Внешние ошибки равны: в случае ПЗС-наблюдений 0.114'  и  0.129' (по двум координатам),  в случае фотографических наблюдений  - 0.110', 0.138'.   Ошибки положений Сатурна по наблюдениям спутников оцениваются величинами 0.10' ,  0.15'. Точность современных эфемерид спутников по нашим наблюдениям  находится в пределах 0.1'.  Обнаружен  ход   (O-C) для Гипериона в зависимости от его положения в кроноцентрической орбите, указывающее на неточность некоторых параметров его орбиты.  На основе сравнения результатов пулковских наблюдений спутников с результатами других авторов ( R.C. Stone, C.H. Veiga  et al.) сделан вывод о  высокой точности  наших наблюдений  и соответствии их точности мировому уровню.  (Киселева Т.П., Васильева Т.А., Калиниченко О.А, И.С.Измайлов, Хруцкая Е.В, Ховричев М.Ю, Бережной А.А.). Работа по исследованию системы спутников Сатурна была признана Научным советом РАН как достижение в 2008 году.
Завершено астрометрическое исследование движений галилеевых спутников Юпитера по  результатам фотографических наблюдений на 26-дюймовом рефракторе Пулковской обсерватории в 1986-2005 гг. Определены   координаты спутников относительно Юпитера и взаимные расстояния между спутниками. 
Система галилеевых спутников Юпитера, полученная
на 26'' рефракторе 31/1апреля 1990г. Спутники: 
Ганимед, Каллисто, Европа, Ио. Экспозиция 1 мин		 В иовицентрических координатах спутников учтен эффект фазы Юпитера. Выполнено сравнение наблюдений с современной теорией движения галилеевых спутников.
 Исследованы систематические ошибки наблюдений, зависящие от метода наблюдений и атмосферных рефракционных аномалий. Точность полученных наблюдений соответствует точности лучших зарубежных наблюдений. Выполнены оценки точности теории движения спутников. Величины среднеквадратических ошибок одного наблюдения равны 0.050",  0.070" для расстояний не превышающих 100'. Произведено сравнение результатов фотографических наблюдений с результатами первых ПЗС-наблюдений на 26-дюймовом рефракторе спутников Юпитера в 2004 г. (Т.П.Киселева, А.А.Киселев, О.А.Калиниченко, Т.А.Васильева, М.Л.Ховричева).
По международной программе 'Исследование систем естественных спутников планет на основе наземных наблюдений' PHEMU09 на 26-дюймовом рефракторе и Нормальном астрографе начаты астрометрические  и фотометрические наблюдения взаимных явлений в системах спутников Юпитера,  Сатурна и Урана
( 2008-2010 гг).  (Е.В. Хруцкая , И.С.Измайлов, М.Ю. Ховричев,  Т.П. Киселева и все наблюдатели 26-дюймового рефрактора и Нормального астрографа). 
Примеры кривых блеска для взаимных явлений в системе
галилеевых спутников Юпитера, построенные на основе
данных фотометрических  ПЗС-наблюдений (PHEMU-03). 
 В предыдущую наблюдательную кампанию (PHEMU-03) удалось получить 20 таких явлений в системе галилеевых спутников Юпитера, из них 11 дали фотометрические кривые хорошего качества. 
По этим наблюдениям определены взаимные расстояния между спутниками, моменты покрытий и затмений, величины падения яркости, длительность явлений..
    На инструментах лаборатории ведутся и ПЗС-наблюдения покрытий и тесных сближений  астероидов со звездами современных высокоточных  каталогов HIPPARCOS   и  TYCHO-2, что   весьма актуально в настоящее время благодаря высокой точности таких наблюдений. Такие наблюдения позволяют уточнять эфемериды астероидов, несмотря на сравнительно малое количество таких наблюдений (ввиду их редкости).
При обработке сближения астероида  ? 454 со звездой GSC оказалось возможным получить фотометрическую кривую изменения яркости астероида относительно звезды. По амплитуде этого изменения удалось оценить период вращения астероида,  равный  4 часам.
Из наблюдений комет наиболее интересными оказались наблюдения яркой кометы Хейла-Боппа в 1997 г на 26-дюймовом рефракторе и Нормальном астрографе. Были определены 55 точных положений кометы с ошибкой +0.35". По фотографиям кометы, полученным на 26-дюймовом рефракторе, удалось обнаружить интересную структуру головы кометы: несколько концентрических оболочек вокруг ядра, постепенно ослабевающих по яркости, а также струйные выбросы пылевой или газовой материи из ядра. 
Снимок кометы Хейла-Боппа, 
26'' рефрактор,
6 марта 1997г с эксп. 15 сек.		 На основании измерения фотографий удалось сделать оценки массы и размеров пылевых частиц. Сделан вывод о преобладании в оболочках частиц субмикронных размеров.
Выполнены оценки характерного времени активности ядра кометы, начальной скорости выбрасываемых пылинок и отношение силы лучевого давления, действующего на пылинки, к силе их гравитационного притяжения к Солнцу. Результаты наблюдений позволили дать оценку радиуса ядра кометы около 30 км. (Ю.Н.Гнедин, Т.П.Киселева). Наблюдения кометы Хейла-Боппа были включены в список важнейших результатов фундаментальных и прикладных исследований РАН в 1997 г. 
    Результаты исследованиям по результатам  наблюдений тел Солнечной системы опубликованы в более чем 150 научных статьях в российских и зарубежных изданиях и многократно докладывались на различных международных и российских конференциях. Работа имела постоянную финансовую поддержку РФФИ, ГНТП "Астрономия",  ряд наблюдений выполнялся  по договорам  с ИПА РАН. 
О ПОЛНОЙ  ПЕРЕРАБОТКЕ  ПУЛКОВСКОГО  РЯДА  ФОТОГРАФИЧЕСКИХ  ПОЗИЦИОННЫХ  НАБЛЮДЕНИЙ  ПЛУТОНА.
     Фотографические позиционные наблюдения Плутона велись на Нормальном Астрографе с 1930 г. до 1995 г., когда планета стала труднодоступна из-за перехода в южное полушарие. Из-за войны нет наблюдений 1942-1948 гг., есть пропуск 1936-37 гг. Практически каждый год за период наблюдений в 1-2 месяца фотографировалось обычно от 3 до 10 пластинок. Большой наблюдательный материал, около 200 фотопластинок, отдельными  пеpиодами измерены, обработаны и опубликованы разными авторами.  По измерениям блеска Плутона 1954-1990 гг.  (137 фотопластинок)  Н.М.Бронниковой,  Е.А.Прудниковой, С.М.Бершаковой  обнаружен  период  изменения  блеска 7.8 лет. Точность определения положений по пластинкам НА  достаточно высокая:  от 0.21 до 0.33" по прямому восхождению (RA)  и  0.16-0.34" по склонению (DE).  В 1993 г.  получен грант  РФФИ  (93-02-3045) на полную переобработку всех положений Плутона в единой системе  FK5 (на равноденствие J2000).  Вcе плаcтинки с Плутоном измерены cотpудниками ГАО:  А.А.Дементьевой, Н.В.Наpижной, В.П.Рыльковым и Е.Н.Титовой. Обработка полученного ряда выполнена  В.П.Рыльковым.  Были  вычислены разности (О-С)  в RA и DE  относительно эфемериды JPL DE200. 
При анализе значений (О-С) в прямом восхождении обнаружено их увеличение, особенно значительное в последние годы - с 1991 по 1993 г.  от +2.16' до  +2.60'.  Это обусловлено неточностью эфемериды DE200, полученной по недостаточному числу использованных наблюдений Плутона, охватывающих только четвертую часть его орбиты.  На графиках показаны разности (О-С) для Пулковского ряда, для ряда Йеркской обсерватории (до 1965 г) и ряда наблюдений Плутона Туринской обсерватории, представленного C.Barbieri и др.  При обработке значения (О-С) приведены на единое расстояние 1992 года (28.76 а.е.) - т.е. убран позиционный тренд, поскольку Плутон за 60 лет приблизился к нам с 40.0 а.е. в 1930 г  и даже пересек орбиту Нептуна, став на некоторое время 8-й планетой Солнечной системы. 

    Для выявления трендов и гармонического анализа пулковских и других рядов разностей (О-С) в RA и DE, рассматриваемых как  временные ряды с пропусками в данных, использовалась специально разработанная вместе с В.В.Витязевым процедура спектрального анализа. Этой процедурой был подтвержден период изменения блеска Плутона 7.88+0.26 лет с амплитудой 0.16+0.04m и углом фазы 1.4+0.2rd. 
Анализ 'полного' (с 1930 г.) и 'неполного' (с 1949 г.) ряда значений (О-С) в склонении показал наличие значимых периодов в 13.55 и 16.87 лет со значимыми амплитудами соответственно 0.19+0.05' и  0.27+0.05'. 
Графики слева представляют спектральный анализ (О-С) DE  для положений Плутона 1930- 1993 гг. 
а). Исходный временной ряд и кривая 2-го порядка выявленного тренда, b). Периодограмма исходного временного ряда с максимальным пиком, характиризующим тренд, c). Ряд разностей (О-С) после снятия тренда и представление его суммой выявленных гармоник,  d). Нормализованная периодограмма ряда без тренда, с главным пиком основной гармоники с периодом в 13.6 лет, e). Остаток ряда после вычитания тренда выявленных гармоник (шумы), f). Периодограмма остаточной шумовой разности (О-С). 
   Аналогичные периоды выявляются практически во всех собранных нами рядах наблюдений Плутона, сделанных по всему миру.  Вполне возможно все эти эффекты из-за влияния  движения близкого к планете и сравнимого с ней по яркости спутника - Харона
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПЗС-НАБЛЮДЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА  ОБСЕРВАТОРИЯХ  МИРА.


На протяжении последнего десятилетия по инициативе О.П.Быкова и в сотрудничестве с Институтом теоретической астрономии в лаборатории регулярно проводился анализ точности позиционных ПЗС-наблюдений малых планет, выполнявшихся профессиональными и любительскими обсерваториями мира, которые передавали результаты своих наблюдений в Международный центр малых планет (Кембридж,США).  Эта работа особенно продвинулась вперед после  перехода в ГАО РАН группы В.Н.Львова, создавшей в свое время известную программную систему "Церера".  После значительной модификации и доработки эта система превратилась в программный комплекс "ЭПОС". 
Помимо эфемеридного обеспечения наблюдений больших и малых тел Солнечной системы "ЭПОС" может использоваться  для проверки качества выполненных наблюдений, а также  для идентификации наблюденных объектов. Имея в своем распоряжении столь мощное средство, можно было легко "удовлетворить любопытство" и посмотреть, как одна и та же нумерованная малая планета, имеющая по определению большую астрометрическую историю и, следовательно, точную орбиту, наблюдалась различными телескопами примерно в одно и то же время на короткой дуге за несколько близких ночей. Таким образом, очевидная идея оценки точности наблюдений состояла в том, чтобы использовать хорошую орбиту нумерованной малой планеты как своеобразный "репер" при анализе традиционных разностей (О-С):  ее вычисленные положения - величины "С" - в этом случае будут намного точнее, чем наблюденные положения - величины "О"; поэтому если сами разности (О-С) не будут равны нулю или константе, то по их разбросу можно судить о точности наблюдений. Причем разброс этих разностей в положениях, полученных в одну ночь, будет указывать на величину внутренней (int) ошибки, на которую не оказывает влияния звездный каталог (обычно при астрометрической редукции наблюдений астероида, выполненных в одну ночь, система опорных звезд каталога остается постоянной), а при анализе положений астероида, полученных в несколько близких ночей, можно выявить влияние ошибок положений опорных звезд каталога. В этом случае можно говорить о внешней (ext) ошибке наблюдений. Естественно, здесь будут сказываться также различие условий наблюдений в близкие даты, но имея достаточно большую статистику и осредняя полученные результаты по большому числу наблюденных нумерованных малых планет, можно получить оценку точности одного фотографического или ПЗС-наблюдения по a и d  для обсерватории с данным телескопом, ПЗС-матрицей и звездным каталогом. 

Пример оценки точности ПЗС-наблюдений для полностью автоматизированного американского телескопа.
 

МПЦ код,  годы Обсерватория,  телескоп,  каталог Число малых планет Число положений eRA 1 набл. eDECL 1 набл. Тип оценки
704, 1999 USA, Lincoln. Lab., 9958 186649 0.68" 0.64" int
D=1.0 m,  FL=2.2 m, FOV=85x85", 6906 140894 0.70 0.68 ext
USNO; automatic telescope. 14203 432368 0.51 0.51 int
2000 11794 354850 0.54 0.55 ext
27170 917380 0.49 0.50 int
2001 23898 820112 0.59 0.60 ext
48098 1302533 0.49 0.49 int
2002 41426 1151835 0.64 0.65 ext
64182 1694101 0.52 0.51 int
2003 53409 1424227 0.63 0.61 ext
 В 1999-2003 гг  О.П.Быков, В.Н.Львов и И.С.Измайлов проанализировали банк данных Международного центра малых планет (более 9 млн. отдельных положений) и вывели ежегодную оценку точности работы около трехсот любительских и профессиональных обсерваторий мира, наблюдавших малые планеты. Выявлено большое число положений с грубыми ошибками, о чем сообщено наблюдателям по электронной почте. Получен ряд интересных результатов по оценке точности астрометрических работ на больших телескопах мира, наблюдающих объекты пояса Эджворта-Койпера, оценке точности наблюдений астероидов, сближающихся с Землей, выявлены любительские обсерватории, работающие в области слежения за небесными объектами лучше некоторых профессиональных. 
В приведенном примере  представлены результаты работы и   наша оценка точности для телескопа - робота американской системы слежения  LINEAR.  Телескоп с диаметром   зеркала  1 м  и полем зрения  2 кв.гра дуса  в  настоящее  время является самым производительным телескопом в  области  слежения  за  объектами, сближающимися с Землей.
Следует отметить хорошее согласие полученных нами ежегодных оценок точности для столь большого массива наблюдений, что говорит о стабильности работы системы инструмента.