Координатное обеспечение и идентификация звезд в астрофизических каталогах
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
имени П.К. ШТЕРНБЕРГА
На правах рукописи
Ашимбаева Нурия Туткабаевна
КООРДИНАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ
ЗВЕЗД В АСТРОФИЗИЧЕСКИХ КАТАЛОГАХ
Специальности – 01.03.02 - астрофизика и радиоастрономия,
– 01.03.01 - астрометрия и небесная механика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Москва – 2008
Работа выполнена в отделе астрометрии и службы времени Государственного астрономического института имени П.К.Штернберга МГУ имени М.В.
Ломоносова Научные руководители:
доктор физико-математических наук Жаров Владимир Евгеньевич кафедра небесной механики, астромет рии и гравиметрии физического факультета МГУ кандидат физико-математических наук Семенцов Валериан Никитич отдел астрометрии и службы времени ГАИШ МГУ
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук Хруцкая Евгения Владимировна, Главная (Пулковская) Астрономическая Обсерватория РАН кандидат физико-математических наук Антипин Сергей Витальевич отдел изучения Галактики и переменных звезд ГАИШ МГУ
Ведущая организация Институт астрономии РАН
Защита состоится 13 ноября 2008 года в 1400 ч. на заседании диссертационного совета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, шифр Д501.001.86.
Адрес: 119992, Москва, Университетский проспект, дом 13, ГАИШ МГУ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономи ческого института им. П.К.Штернберга МГУ (119992, Москва, Университетский проспект, дом 13, ГАИШ МГУ)
Автореферат разослан «10» октября 2008 года.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Алексеев С.О.
Общая характеристика работы
.
Актуальность темы.
Создание высокоточных каталогов положений звездных объектов всегда было актуальной проблемой астрономии. Каждый год появляются новые данные, мы имеем огромные массивы данных из разных областей как астрофизики, так и звездной астрономии, содержащие весьма важную информацию по изучаемым объектам. И объем таких данных возрастает ежегодно. К сожалению, очень часто такая важная информация, как точ ные координаты звезды, является слабым местом того или иного банка рассматриваемых данных. С другой стороны, к настоящему времени появилась астрометрические каталоги, содержащие точные координаты для миллионов звезд, такие как HIPPARCOS, TYCHO, USNO, UCAC, 2MASS.
Как естественное продолжение этого процесса — желание и необ ходимость иметь идентификацию изучаемых объектов астрофизики в со ответствующих каталогах точных положений, и таким образом снабдить каждый исследуемый объект самыми точными координатами на современ ном уровне, т.е. создание компилятивных каталогов той или иной направ ленности. Эта проблема была поставлена перед мировым сообществом еще в начале 1990-х годов, что выразилось в принятии Резолюции XXI-ой Ге неральной Ассамблеи Международного Астрономического Союза года № А8 о создании компилятивных каталогов (Catalogue Compilation).
Говоря о требованиях к точности приписываемых координат, следует различать требования к точности координат, получаемых в ходе астрометрических наблюдений, и точности координат в каталогах астрофизической направленности, служащих для надежной идентификации объектов. Во втором случае надежность и однозначность астрометрических данных — основное требование к создаваемым каталогам. И с каждым годом из-за роста объема каталогов, критерии становятся все более жесткими.
Если во второй половине XX века, когда в астрофизических (фото метрических и спектральных) каталогах координаты объектов приводи лись с точностью до минуты дуги, а иногда — до десятых долей градуса, то с ростом объема каталогов такие ошибки в координатах стали неприем лемы. Общепринятая сейчас точность (1'' и лучше) также иногда недоста точна, так как не может гарантировать однозначного отождествления объекта, например, в случае тесной оптически двойной звезды или звездного скопления.
Значение точных координат для объектов исследования в самых раз личных областях астрономии нельзя переоценить. Если говорить об астро физических приложениях, то это обеспечение точности отождествления, например, в каталогах фотометрической или спектральной направленно сти. Для поиска и отождествления коричневых карликов — которые иден тифицируются в первую очередь по спектру — точность координат объек тов каталога HD, содержащего в качестве основной информации спек тральную классификацию звезд, должна быть достаточной, чтобы наблю дать нужный объект. Для поиска планет необходима полнота данных по опорным объектам в диапазоне звездных величин m=12. Чтобы выделить искомый слабый объект на фоне других объектов сравнимой звездной ве личины, последние должны быть снабжены точными координатами. При изучении двойных звезд и особенно тесных систем точное знание коорди нат каждого компонента дает возможность судить о динамике и эволюции объекта.
Если касаться задач звездной астрономии, то многочисленные зада чи по статистике различных изучаемых объектов невозможны без пра вильного знания их координат. Сюда же входят задачи звездной кинематики, такие как определение собственных движений звезд и скоплений, поля пространственных скоростей, изучение вращения Галактики, изучение распределения масс и другие.
Любой массив данных сам по себе не может быть использован без привлечения алгоритмов работы с данными. Поэтому немаловажной зада чей является разработка методики надежной идентификации и однозначно го отождествления объекта, позволяющей разрешить спорные случаи и тем самым избежать ошибочного привлечения ненужных (ложных) объектов в исходную выборку.
Ограничения, которые неизбежно накладываются при автоматиче ской выборке, часто не годятся, и часть информации теряется. Алгоритм при автоматическом подходе достаточно однообразен и включает в себя последовательные итерации, каждая из которых делает выборку по отдельно взятому параметру. В этом процессе отсутствует транзитивность, а именно: результат зависит от порядка применения используемых ограни чений. Например, если при отождествлении нестационарных источников изначально задать ограничения по допускаемому диапазону звездных ве личин, то сильно переменный объект как возможный кандидат будет из дальнейшего рассмотрения исключен. Обычно автоматический подход бо лее или менее работает при анализе однородной информации. К сожалению, чаще приходится иметь дело со сложными массивами данных, когда единообразие невозможно, например, из-за формы представления исходного материала. Поэтому в исследованиях неизбежным оказывается ручное отождествление каждого объекта.
Цель работы.
Целью работы была однозначная идентификация объектов выбран ных астрофизических каталогов в обзорных каталогах. В процессе работы появилась необходимая промежуточная цель — разработка объективной методики ручного отождествления звезд.
Предполагалось впервые приписать точные координаты всем звездам Второго расширения каталога HD. Также впервые была поставлена задача по созданию астрометрического каталога переменных звезд, содержащего уточненные координаты объектов на основе современных каталогов поло жений и с привлечением астрофизической информации.
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:
1. Второе расширение каталога HD, которое до этого момента существо вало только в виде поисковых карт, впервые в мире полностью преоб разовано в звездный каталог. Для 86 933 звезд HDEC получены высоко точные (0.5'') положения;
более 96% звезд снабжены собственными движениями с точностью порядка 5 мсек. дуги/год.
2. Получены уточненные координаты 21 971 переменных звезд каталога ОКПЗ с точностью координат и собственных движений, соответствую щей использованным астрометрическим каталогам.
3. Методика разрешения сложных и неоднозначных случаев отождествле ния двойных и кратных звезд в астрофизических каталогах, состоящая в одновременном учете сведений из разных астрономических источников и адаптивной оценки их значимости.
4. Авторская методика отождествления звезд, впервые примененная для верификации данных о кратных звездных системах в каталоге HDE с использованием общедоступных программ визуализации и инструмен тальных программ отдела астрометрии ГАИШ, показала, что количе ство ошибок отождествления уменьшается примерно в три раза.
Научная новизна результатов исследований, приведенных в диссертации, определяется тем, что:
Впервые получены точные координаты и собственные движения 86 звезд каталога Второго расширения HD ранее опубликованного только в форме карт.
Уточнены координаты и определены собственные движения для 21 звезд каталога ОКПЗ.
После принятия решения о том, что идентификация объектов будет про водиться не автоматическим, а ручным способом, впервые предприняты усилия по формулировке критериев работы с астрономическим материалом. Формальные критерии, как правило, будут внутренне про тиворечивы, поэтому предъявляемые требования могут оцениваться только одновременно, тогда как при программировании соответствую щих условий, эти критерии применяются последовательно. Такой алго ритм неизбежно приведет к потерям информации, что исключает авто матический способ обработки из рассмотрения.
Научная и практическая ценность работы.
Данная работа впервые ввела в научный оборот данные Второго расширения каталога HD в качестве полноценного каталога, который интенсивно используется в астрофизических задачах.
Разрешен ряд коллизий и случаев ошибочной идентификации в ПЗ.
Получение больших массивов астрономических данных однородных по признаку личной ошибки, т.е. сделанных одним человеком, которые могут быть использованы в качестве обучающих выборок при работе на ЭВМ.
Апробация. Результаты работы докладывались на заседаниях отдела астрометрии, Ученого Совета ГАИШ, на Всероссийской астрономической конференции ВАК-2004 «Горизонты Вселенной».
Структура диссертации Настоящая работа состоит из введения, четырех глав, заключения, Приложения и списка цитируемой литературы (66 наименований).
Суммарный объем диссертации составляет 83 страницы, включая рисунков и 13 таблиц.
Содержание работы.
Во Введении дается краткое описание современного состояния проблемы, обосновывается актуальность создания высокоточных каталогов положений для того или иного массива данных из разных областей исследования астрофизики и звездной астрономии. Освещены современные требования к точности координат в астрофизических каталогах. Обосновывается использование специальной методики идентификации объектов. Перечислены положения, выносимые на защиту, освещена новизна работы. Также указано, где представлялись результаты исследований и приведены основные публикации по теме диссертации.
В Главе 1 дается описание процесса идентификации звезд Второго расширения каталога HD и приписывания им координат из опорных ката логов. Приводятся результаты исследований.
Как известно, каталог Генри Дрепера HD состоит из трех частей:
основного каталога и двух расширений. Основной каталог (Cannon A.J., Pickering E.M., 1918-1924) и первое расширение (Cannon A.J., 1934) пред ставлены в виде таблиц, где содержится информация о звездах всего неба с указанием спектра, звездных величин и приближенных экваториальных координат (точность – 0.1 мин по прямому восхождению и 1 минута дуги по склонению). Второе расширение каталога HD (Cannon A.J., Mayall M.
W., 1949) было опубликовано в виде карт, представляющих из себя фото копии оригинальных Гарвардских пластинок некоторых выбранных участков неба с отмеченными на них 86 933 слабыми звездами (9-13m).
Всего карт 275, около каждой отмеченной звезды есть указание номера и определенного спектрального класса.
Из-за формы представления этот огромный массив данных оказался практически не востребован астрономическим сообществом. Попытки при вести в удобную для использования форму Второе расширение HD пред принимались, в частности, работа Бонне (Bonnet H., 1978), в которой было предпринята попытка отождествить звезды HDEC со звездами Обозрений (Durchmusterungen). Н.Роман (Roman N.C., 1992) был подготовлен машинно читаемый список спектральных классов звезд HDEC (каждому номеру звезды каталога приписан свой спектр, взятый с карт расширения).
В работе Розера, Бастиана, Вайса (Rser S., Bastian U., Wiese K., 1991) были измерены прямоугольные координаты для 10 639 звезд из общего списка HDEC, которые затем были редуцированы в систему каталога PPM и иден тифицированы в системе Астрографического каталога. Средняя ошибка поло жений составила 0''.3. Таким образом, была доказана принципиальная воз можность привести данные HDEC в машинно-читаемую форму.
С самого начала работ было очевидно, что автоматическая обработка имеющегося материала невозможна. Карты Второго расширения имели весьма неоднородный вид: в основном это непосредственные фотокопии оригиналь ных фотопластинок, тогда как другие были предварительно ретушированы. В этом случае отсутствует строгая зависимость диаметра изображения звезды от ее звездной величины, что весьма осложняет отождествление звезд по конфи гурации. Более того, изображение в виде одной звезды на карте на самом деле могло представлять из себя группу звезд.
Рис.1. Воспроизведение части карты № 127 из Второго расширения HD.
В качестве примера сложности идентификации приведем изображение части карты № 127 (рис.1). Что на самом деле находится на этом месте, можно рассмотреть на изображении, полученном с помощью программы визуализации Aladin Центра астрономических данных в Страсбурге (рис.2).
Таким образом, трудности работы с картами Второго расширения HD очевидны.
Рис.2. Воспроизведение выделенного участка неба карты № 127 с помощью программы визуализации Aladin http://aladin.u-strasbg.fr/.
Отождествление проводилось путем сравнения карты и изображения, полученного с помощью использования программы SimFOV (А.А.Волчков, О.А.Волчков), воспроизводящей на мониторе компьютера положения звезд используемого опорного каталога. В качестве последнего была использована версия каталога GSC-AC (Rser, S., Bastian, U., and Kuzmin, A. V., 1995;
Не стеров В.В.. Гуляев А.П., 1992.). Он содержит высокоточные положения, соб ственные движения и звездные величины для 4.5 миллионов звезд (до mрg = 12.5m) по всему небу. Каталожное положение имеет точность (на современную эпоху) порядка 0.45";
собственные движения, выведенные по двум эпохам – «Астрографическому каталогу» и астрометрически улучшенному «Каталогу ги дировочных звезд Космического телескопа им. Хаббла» (Guide Star Catalogue, GSC) – имеют среднюю точность 5.5 мсек. дуги/год. Звездные величины взяты из «Астрографического каталога» (фотографические) и из GSC (в этом случае это – V или J-величина в зависимости от полушария);
в обоих случаях точность составляет примерно 0.3m.
Каждой звезде с порядковым номером HDE приписывался наиболее подходящий при визуальном сравнении номер из каталога GSC-AC. Для звезд, которые не удалось отождествить в GSC, а только в АС, указывалось только точное положение.
В результате ручного отождествления звезд HDEC был получен массив предварительных данных – положений, собственных движений (или эпох на блюдения в АС) и звездных величин – для всех звезд HDEC, отождествленных на этом этапе. Чтобы избежать ошибочных отождествлений, эти данные были подвергнуты ряду проверок.
Положения, полученные в результате нашего ручного отождествления, были сравнены с положениями, выведенными с помощью редукции измере ний прямоугольных координат звезд HDEC, выполненных в Астрономиче ском вычислительном институте института (Гейдельберг, Германия). Несмот ря на то, что качество этих редуцированных измерений было невелико, это сравнение позволило выделить неверные отождествления, которые были затем изучены и исправлены. Кроме этого, проводились дополнительные ручные и автоматизированные проверки полученного массива данных. В результате всех таких сравнений и проверок был получен набор данных весьма высокого качества.
Кратные системы. Обычное разрешение карт HDE – порядка одной минуты дуги. При плотности используемого для отождествления каталога ( звезд на квадратный градус) такое разрешение должно было неминуемо при вести к сравнительно большому (3–4%) числу случаев, где однозначное отож дествление звезды HDEC невозможно.
Таких случаев оказалось 1783. Для кратных звезд HDEC в нашем ката логе перечислены все звезды-кандидаты под одним номером HDE с добавле нием буквы А, В, С и т.д. (обнаруженный максимум – 6 кандидатов). На мо мент создания каталога дальнейшее отождествление компонентов кратных си стем в специальных каталогах по кратным системам было решено не проводить.
Переменные звезды. Мемориальный том А. Каннон (Cannon A.J., Mayall M. W., 1949) содержит список известных переменных среди звезд HDEC, состоящий из 419 звезд. Опираясь на данные каталога ОКПЗ (П.Н.Хо лопов и др.,1985-1988), мы в своем отождествлении расширили его до звезд. Специального изучения переменных звезд в нашем исследовании на этом этапе не проводилось.
Результат. Каталог звезд HDEC доступен в Центре Астрономических данных в Страсбурге под номером III/182. Каталог содержит 88 883 записи;
отличие этого числа от исходного числа звезд HDEC объясняется наличием упомянутых выше звезд-кандидатов в кратных системах.
Результат проведенной по каталогу HDEC работы можно обобщить в следующей форме:
1. Второе расширение каталога HD, которое до этого момента существо вало только в виде поисковых карт, преобразовано в звездный каталог.
2. Для 86 933 звезд HDEC получены высокоточные (0.5'') положения;
более 96% звезд снабжены собственными движениями с точностью порядка мсек. дуги/год.
Во второй Главе диссертации сообщается о работе по определе нию уточненных координат переменных звезд из Общего каталог перемен ных звезд (ОКПЗ) (Холопов П.Н., и др., 1985-1988). Работа проводилась уже с учетом разработанной методики идентификации, которая была отра ботана при отождествлении звезд Второго расширения HD.
Начиная с 1994 года, в отделе астрометрии ГАИШ под руководством А.П. Гуляева начались работы по построению каталога положений и соб ственных движений переменных звезд.
На момент начала работ ситуация с координатами этих объектов была достаточно сложная. Астрометрических наблюдений переменных звезд было очень мало — из-за существования уравнения блеска служить опорными звездами в астрометрических каталогах они не могут.
Однако расширение опорной системы на слабые звезды с привлече нием многомиллионных каталогов положений неизбежно приводит к появ лению среди объектов переменных звезд, т.к. исключение их без знания точных положений невозможно. Значит, актуальной задачей стало опреде ление координат переменных звезд в современной фундаментальной си стеме координат с целью навсегда исключить их из рассмотрения в каче стве объектов наблюдения в задачах фундаментальной астрометрии, с од ной стороны, и вместе с тем — снабдить их достаточно точными координатами для всех возможных прикладных задач в других областях астрономии.
Точные положения переменных звезд также имеют и важное методо логическое значение – они могут стать реальной основой для систематиза ции и унификации многочисленных разнородных наблюдений. Что не ме нее важно, наличие высокоточных собственных движений позволяет изу чать кинематику переменных звезд разных типов и кинематику Галактики в целом.
На момент начала работ основной источник данных о переменных звездах Общий каталог переменных звезд 4-го переиздания (Холопов П.Н.
и др.,1985-1988) содержал сведения о 28 435 объектах;
в «Каталог звезд, заподозренных в переменности» (Кукаркин Б.В., Холопов П.Н., Артюхи на Н.М., 1982) были занесены сведения о возможной переменности 14 звезд. По мере того, как открывались новые переменные, данные об этих звездах вносились в Списки обозначений переменных звезд;
мы пользовались номерами списков № 67–72 (Kholopov P.N. et al, 1985, 1987, 1989, Kazarovets E.V., et al, 1990, 1993, 1995). В общей сложности в них содержались сведения о 2735 звездах.
Представление координат объектов в ОКПЗ осуществлялось с фор мальной точностью — до 1s по прямому восхождению и 0.1m по склоне нию. При этом приводимые координаты были очень разнородны по точно сти – в силу того, что, как правило, сами наблюдатели переменных звезд их точными положениями практически не интересуются, считая это внеш ней проблемой, не входящей в круг их интересов.
Отождествление по поисковым картам.
С самого начала работ было ясно, что автоматическое отождествле ние звезд каталога ОКПЗ невозможно в силу не только очень грубых зна чений координат. Большое значение имеет тот факт, что мы имеем дело с нестационарными объектами (звездная величина переменной звезды может меняться в весьма существенных пределах значений, в зависимости от типа переменности), когда нет никакой возможности ориентироваться и на фотометрический параметр — значение звездной величины.
Отождествление звезд проводилось по уже отработанной методике.
Производилось сопоставление поисковых карт (карт окрестностей), кото рые были указаны в каталоге переменных звезд, с соответствующим по лем, которое строилось на экране монитора по данным имеющихся в на личие опорных каталогов. Если отождествление производилось по нескольким каталогам, и мы имели данные по разным эпохам, то появля лась возможность определить и собственное движение изучаемой звезды.
Карты окрестностей, которые были приведены авторами наблюдений переменных звезд в качестве карт отождествления, были весьма разнооб разными как по качеству, так и по масштабу, размеру поля и числу приве денных звезд. Это весьма осложняло процесс и увеличивало продолжи тельность работы, хотя бы в силу отсутствия унификации. Нередко это бы вали не фотографии, а рисунки окрестностей, с нанесенными от руки звез дами. Последнее обстоятельство не могло не повлечь за собой неизбежные ошибки в изображении конфигураций звезд и их величин. Кроме этого, бывали нередки случаи неправильной ориентации N-S или зеркальные изображения поля.
Для отождествления переменных звезд нами было использовано несколько астрометрических каталогов. Для наиболее ярких и известных звезд (в частности, для большинства звезд DM) удалось найти отожде ствления в каталоге PPM (Rser S., Bastian U., 1991, Bastian U. et al, 1993).
Для основной массы переменных звезд мы использовали первую версию каталога GSC/AC (Нестеров В.В.. Гуляев А.П., 1992). Некоторое сравни тельно небольшое число звезд АС.1 не удалось отождествить со звездами GSC и, следовательно, для них не удалось вывести собственные движения.
Эти звезды имели лишь данные о положении с указанием средней (в слу чае вывода положений осреднением нескольких наблюдений) эпохи.
Результаты.
Были просмотрены все карты, цитированные в ОКПЗ. Звезды «Ката лога звезд заподозренных в переменности» (NSV) рассматривались нами только тогда, когда они попадались среди звезд ОКПЗ в сериях карт. Всего в работе над составлением каталога было просмотрено 42789 карт. Коли чественные итоги отождествления для представляемого каталога приведе ны в таблице 1.
Таблица 1. Итоги отождествления.
Общее число звезд в ОКПЗ, включая 67-72-й списки 31 обозначений - в т.ч. звезд, имеющих карты 26 Число звезд NSV, карты которых были отождествлены 7 Общее число просмотренных карт 42 Число отождествленных звезд 21 Число не найденных звезд, карты которых были 12 отождествлены Число звезд ОКПЗ, карты которых не удалось отождествить.
Созданный каталог к 1997 году представлял собой массив данных отождествления в системе каталогов PPM, GSC, и AC, который хранился в виде отдельных файлов и по существу не был пригоден для широкого ис пользования. Поэтому предполагалось продолжить работу и довести ее до современного уровня доступности баз данных.
К сожалению, кончина А.П.Гуляева в 1998 году не позволила дове сти эту работу до создания электронной версии каталога, доступной широ кому круг пользователей. Поэтому решено было воссоздать каталог по сохранившимся рабочим файлам отождествления, а также по многочислен ным архивным записям.
Данные из всех найденных файлов были собраны воедино и приведе ны к одному стандарту записи. Все положения были переведены на равно денствие и эпоху J2000.0, а затем полученный материал был подвергнут всестороннему анализу. Прежде всего, были исключены (после подробно го сопоставления) повторные отождествления одной и той же переменной звезды. Кроме того, были выделены все случаи, когда отождествление было проведено неоднозначно, т.е. для одной переменной было предложе но несколько возможных кандидатов. Каждый такой случай был снова тщательно проанализирован и оставлены только варианты, которые не вы зывали сомнений.
Кроме используемых ранее каталогов GSC и AC=4M, было проведе но отождествление в каталогах HIPPARCOS (The Hipparcos and Tycho Catalogues, 1997), TYCHO2 (Hog E. et al, 2000), NPM (Klemola A. R., Han son R. B., and Jones B. F., 1987) A2.0 (D. Monet, A. Bird, B. Canzian, et al., 1998), что позволило существенно улучшить точность и качество получен ных данных.
Большую помощь в консультациях и разрешении неоднозначных ва риантов на всех этапах подготовки работы оказали сотрудники отдела переменных звезд ГАИШ, и особенно Самусь Н.Н., за что хочется выра зить искреннюю благодарность.
Окончательный вариант каталога доступен по адресу – http://astrometric.sai.msu.ru/lib_projects_01.html.
Замечания к информации, приведенной в каталоге.
1. В каталоге звезды упорядочены по именам, в традиционном виде, так же как это принято в ОКПЗ. Звезды из NSV упорядочены по номерам и расположены в каталоге после звезд ОКПЗ.
2. Точность координат зависит от использованного каталога и варьи руется (на эпоху каталога) от 0.5'' у GSC, до 0.0006'' в каталоге HIPPARCOS. В нашем каталоге экваториальные координаты J2000.0 даны с точностью: прямые восхождения — до 0s.001, склонения — до 0''.01, что обеспечивает в большинстве случаев сохранение значащих цифр.
3. Собственные движения даются в каталоге с той же точностью, как в каталоге-источнике, т.е. от 0''.00001/год в каталоге HIPPARCOS, до 0''.001/год в Астрографическом каталоге.
4. Приводится номер звезды в каталогах HIPPARCOS, NPM, Tycho или GSC – для удобства идентификации.
5. В случае, если отсутствуют данные по собственным движениям, указывается эпоха координат.
6. Фотометрические данные (звездная величина, диапазон звездных величин) приводятся по данным каталогов отождествления (HIPPARCOS, NPM, Tycho2, GSC, AC, PPM, A2.0).
В Отделе переменных звезд ГАИШ МГУ также проводилась работа по уточнению координат переменных звезд. Результаты опубликованы в виде электронной версии Общего каталога переменных звезд (ОКПЗ) (Samus’ N. N. et al, 2002, Samus’ N. N. et al, 2003, Samus’ N. N. et al, 2006).
Надо учитывать тот факт, что эти исследования проводились в более поздние годы, с привлечением большего количества точных каталогов отождествления и уточненного списка переменных звезд.
Было проведено выборочное сравнение отождествлений в обоих ка талогах, которое представлено в таблице 2.
Таблица 2. Пример сопоставления результатов отождествления в каталогах АКПЗ и ОКПЗ.
АКПЗ ОКПЗ Y And 01 39 36.723 39 20 39.19 (PPM) 01 39 36.91 +39 20 34.7 (GSC) UZ And 01 16 11.162 41 44 57.91 (GSC) 01 16 11.16 +41 44 58.3 (GSC) EK And 01 16 13.458 41 44 21.87 (TYC 2) 01 16 13.50 +41 44 22.1 (AC) TT Aps 14 39 32.162 -71 34 02.76 (GSC) 14 39 32.36 -71 34 02.2 (GSC) Расхождение полученных данных происходит в пределах десятых долей секунды по прямому восхождению и в секундах по склонению. Ви димо, это связано, например, с использованием разных версий GSC катало га (которых было не менее 4-х).
Итог работы:
Получены уточненные координаты 21 971 переменных звезд катало га ОКПЗ с точностью координат и собственных движений, соответствую щей использованным астрометрическим каталогам.
В Главе 3 диссертации рассказывается о выработанной методике идентификации звезд в обоих каталогах (HDEC и переменных звезд), кото рая неизбежно появляется при обработке большого массива однотипных данных.
В каждом из рассматриваемых каталогов была своя специфика отож дествления по картам. Для переменных звезд в каждом случае это были карты окрестностей, как правило, для каждой звезды своя, опубликованная в оригинальной статье, сообщающей об открытии переменной. Для звезд каталога HDEC материал был более унифицирован (мы имели 275 карт размером примерно 911), но при этом на карте было до 3 000 звезд, из которых в среднем у 700 были измеренные спектры (на каждой карте око ло каждой измеряемой звезды была надпись — номер по HDEC и припи сываемый спектр). В зависимости от качества оттиска и количества звезд были и сложности в идентификации. Например, в большинстве случаев изображение кратной звезды представляет собой бленду, которую невоз можно было разделить не только во времена А.Каннон, но и на последних по времени данных каталогов (таких как 2MASS или USNO).
В главе дается описание работы с программным отображением (про грамма SimFOV (Волчков А.А., Волчков О.А.)). Программа визуализации позволяла достаточно быстро и эффективно определять координаты звездного объекта на заданную эпоху. Описывается последовательность действий при отождествлении карты и выбор оптимального поля зрения.
Практика отождествления переменных звезд показывает, что, как правило, карты с размерами меньше 5 5 для отождествления не годятся: из-за не точного задания координат, а также невозможности лучше увидеть конфи гурацию звезд.
Указывается на ряд сложностей, с которыми пришлось столкнуться при отождествлении.
В качестве итога приводятся основные правила методики иденти фикации. Автоматические отождествления не всегда годятся в силу того, что в этом случае используются априори формальные правила, накладыва ются слишком жесткие ограничения, и нужная информация не будет учте на выбранным алгоритмом. В обратном случае, при ослаблении допусков, велик риск получить лишнюю информацию, как следствие – происходит неправильная идентификация. Если же в данных присутствуют неправиль ные координаты (или вообще отсутствуют), то механизм вообще не работа ет.
Отсюда неизбежно следует необходимость ручного отождествления.
Обычно необходимо сочетание одновременно нескольких показа телей:
- Координатные допуски (минимальный «бокс», в котором, можно отождествить звезды без потери информации;
максимальное поле, выводи мое на экран, больше которого задавать не имеет смысла, т.к. будет потеря на конфигурация для отождествления).
- Фотометрические допуски (в процессе отождествления задаются до пустимые значения, которые может принимать звездная величина отожде ствляемого объекта). При этом надо одновременно учитывать: возможную переменность объекта;
то, что размер изображения часто не отражает ре альной звездной величины;
и неизбежную возможность фотометрических ошибок опорных каталогов.
- Учет собственных движений звезд: если звезда обладает большим собственным движением, то задаваемый интервал допустимых ошибок координат при выборе того или иного кандидата на отождествления может оказаться неприемлемым.
- Привязка к звездным конфигурациям (жесткое требование соответ ствия предложенной в первоисточнике картинке).
Задаваемые ограничения должны быть оптимизированы. Т.е., даже если мы имеем на входе очень приблизительную информацию (задаются координаты с точностью до 1 минуты или даже еще хуже), то все равно конечная идентификация должна быть однозначной.
Предложенная методика отождествления призвана осуществить ре шение этой задачи, а именно — надежной и однозначной идентификации объекта.
В четвертой главе проводится специальное исследование кратных систем в каталоге HDEC с учетом новых возможностей (более современ ные астрометрические каталоги и новые программы визуализации).
С момента создания электронной версии каталога HDEC прошло достаточное количество лет, и возможностей более точного отождествления с использованием более современных астрометрических каталогов и астрономического компьютерного обеспечения стало существенно больше. В связи с этим стало интересно попробовать устранить те неопределенности, которые возникли ранее с отождествлением кратных систем.
В каталоге HDEC 1783 кратных систем, без учета компонентов.
Первоначально ставилась задача определить (там, где это возможно, т.е.
если звезды возможно разрешить и это не бленда), который из компонентов системы является главным, и именно ему приписывать тот спектр, который определен А.Каннон и фигурирует в HDEC.
Для решения этой задачи была использована программа визуализации Aladin Центра астрономических данных в Страсбурге (http:// aladin.u-strasbg.fr/), позволяющая работать сразу в нескольких режимах:
выбирать те каталоги, которые нам интересны в данный момент;
выбирать изображения, имеющиеся в наличии, и которые нам лучше подходят.
Простая задача приписывания спектра только одному компоненту вылилась в более обширное исследование. Во-первых, появилась возможность уточнения координат каждого компонента – опираясь на данные опорных каталогов или, если положение компонентов звезды очень сильно отличалось от каталожных, то измерить координаты на изображении (конечно, давая допуск на ошибки снятия координат).
Во-вторых, индивидуальный подход к каждому объекту давал возможность выявить все ложные измерения. Например, если звезда оказывалась одиночной (а таких случаев оказалось к удивлению немало) или координаты одного компонента были измерены ошибочно.
Далее, проанализировав обнаруженные ошибки и сравнив изображения по разным эпохам для многих звезд, удалось обнаружить собственные движения.
Сопоставляя карты разных эпох, полученных в разных длинах волн, иногда удавалось обнаружить новые компоненты — обычно более слабые, но иногда и яркие, особенно это касается красных объектов (когда рассматривались карты по измерениям 2MASS), которые в видимой части спектра не проявляются.
В результате обработки всего материала количество рассматриваемых компонентов превысило 4000.
Кроме ошибок в идентификации компонентов были выявлены более грубые ошибки каталога HDEC, которые неизбежно возникают при создании и обработке большого массива данных. Это: ошибки в нумерации HDE (отсутствует компонент А или В), приписывание одного номера разным звездам, ошибки в приписывании спектра, ошибки каталога АС 2000.0 (когда звезда из этого каталога попадала в рассматриваемое поле, при этом не соответствовала ни одному реальному изображению).
Было проведено сравнение с каталогами CDS с целью поиска имеющихся отождествлений кратных звезд каталога HDEC. Результаты сравнения показали, что есть совпадения примерно в половине случаев.
Результаты исследования кратных звезд можно изложить в следующем виде:
Выявлено 319 одиночных звезд (почти 18% от общего числа);
из них 11 звезд показали собственное движение.
Всем компонентам приписаны координаты — точность 0.''1.
Приписаны спектры отдельным компонентам в 1166 случаях.
Выявлено бленд: двойных — 611, тройных и более — 8.
Обнаружены ошибки записи данных каталога HDEC.
Обнаружены ошибки неправильного отождествления в системе астрографического каталога.
Проведено сравнение наших данных с данными других каталогов кратных систем.
Результаты измерений представлены в файле, который выложен по адресу http://astrometric.sai.msu.ru/lib_projects_01.html.
Выработанная методика отождествления показала, что количество ошибок отождествления уменьшается примерно в три раза.
В Заключении диссертации приведены основные результаты и выводы работы, делается особый упор на важность надежной и однозначной идентификации объектов астрофизических каталогов, сделан ряд обобщающих выводов.
В Приложении дается описание формата и содержимого каталога по кратным звездам HDEC.
Список литературы содержит 66 наименований.
Основные результаты опубликованы в следующих работах:
1. В.В. Нестеров, А.В. Кузьмин, Н.Т. Ашимбаева, А.А. Волчков,3. Рёзер, У. Бастиан. Второе расширение HD: каталог положений, собственных движений, звездных величин и спектральных классов звезд. //Астрономический Журнал. 1996. том 73. № 2. с. 189–193.
2. Гуляев А.П., Ашимбаева Н.Т. Астрометрический каталог переменных звезд // Астрон.журн., 1997, т.74, № 2, с.249-253.
3. Nesterov V.V., Kuzmin A.V., Ashimbaeva N.T., Volchkov A.A., Rser S., Bastian U. The Henry Draper Extension Charts: A catalogue of accurate positions, proper motions, magnitudes and spectral types of 86933 stars. // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1995. V.110. P.367.
4. Nesterov, V.V.;
Kuzmin, A.V.;
Ashimbaeva, N.T.;
Volchkov, A.A.;
Roeser, S.;
Bastian, U. HDE Charts: positions, proper motions (Nesterov+ 1995).
VizieR On-line Data Catalog: III/182. // Centre de Donnes astronomiques de Strasbourg.
Н.Т.Ашимбаева, А.А.Волчков, Г.В.Романова. Об Астрометрическом 5.
каталоге переменных звёзд.// Труды ГАИШ. 2002. Т.70. С.287. (Файлы данных с результатами работы доступны по адресу http://astrometric.sai.msu.ru/lib_projects_01.html.).
Н.Т.Ашимбаева, Г.В.Романова, Семенцов В.Н. Астрометрический 6.
каталог HD. // Тезисы докладов на Всероссийской астрономической конференции ВАК-2004 «Горизонты Вселенной». Труды ГАИШ. 2004.
Т.75. С.14.
Ashimbaeva N.T. Coordinate Data and Identification of Stars in 7.
Astrophysical Catalogs. 2008 // arXiv:0809.5215.
Личный вклад соискателя.
Статьи 1-3. Автором проведена работа по ручному отождествлению и определению координат звезд Второго расширения HD совместно с Нестеровым В.В. в равных долях.
4. Автором проведена работа по уточнению координат переменных звезд совместно с Гуляевым А.П. в равных долях.
5. Обеспечение массивом данных и проведение работ по уточнению данных.
6. Предоставление данных по исследованию кратных систем в HDEC.
Список цитируемой литературы:
Волчков А.А., Волчков О.А. SimFOV //http://www.simfov.ru/description/.
Кукаркин Б.В., Холопов П.Н., Артюхина Н.М. // Каталог звезд, заподозренных в переменности. М.: Наука. 1982.
Нестеров В.В.. Гуляев А.П. // О четырехмиллионном каталоге звезд. М.:
МГУ, 1992.
Холопов П.Н., Самусь Н.Н., Горанский В.П. и др. // Общий каталог переменных звезд, 4-е издание. М.: Наука. 1985-1988. Т.I-III.
Bastian U., Rser S., Yagudin L., Nesterov V. PPM Star Catalogue: Positions and Proper Motions of 197,179 stars south of -2.5° declination for equinox and epoch J2000.0. Vol.III-IV. Heidelberg;
Berlin;
Oxford: Spektrum, Acad. Verl., 1993.
Cannon A.J., Pickering E.M. // Ann. Astron. Obs. Harv. Coll. 1918-1924. V.
91-99.
Cannon A.J. // Ann. Astron. Obs. Harv. Coll. 1934. V. 100. №1-6.
Cannon A.J., Mayall M. W. // Annie J. Cannon Memorial Volume of the Henry Draper Extension. Ann. Astron. Obs. Harv. Coll. 1949. V. 112.
Hog E., Fabricius C., Makarov V.V., Urban S., Corbin T., Wycoff G., Bastian U., Schwekendiek P., Wicenec A. The Tycho-2 Catalogue of the 2. Million Brightest Stars. // Astron. Astrophys. 2000. V. 355, L27.
Kazarovets E.V., Samus N.N.// IAU Inform. Bull. Var. Stars. 1990. V.3530. P.1.
Kazarovets E.V., Samus N.N., Goranskij V.P. // IAU Inform. Bull. Var. Stars.
1993. V. 3840. P.1.
Kazarovets E.V., Samus N.N.// IAU Inform. Bull. Var. Stars. 1995. V.4140, P.1.
Kholopov P.N., Samus N.N., Kazarovets E.V., Perova N.B. // IAU Inform. Bull.
Var. Stars. 1985.V. 2681, P.1-32.
Kholopov P.N., Samus N.N., Kazarovets E.V., Kireeva N.N. // IAU Inform.
Bull. Var. Stars. 1987. V. 3058. P.1.
Kholopov P.N., Samus N.N., Kazarovets B.V., Frolov M.S., Kireeva N.N.// IAU Inform. Bull. Var. Stars. 1989. V.3323. P.1.
Klemola A. R., Hanson R. B., and Jones B. F., The Lick Northern Proper Motion Program // Centre de Donne es Astronomiques de Strasbourg, 1987. I/199.
Monet D., Bird A., Canzian B., et al., USNO-A V2.0. A Catalog of Astrometric Standards. 1998. US Naval Observatory,Washington.
Rser S., Bastian U. PPM Star Catalogue: Positions and Proper Motions of 181,731 stars north of -2.5° declination for equinox and epoch J2000.0.
Vol. I-II. Heidelberg;
Berlin;
Oxford: Spektrum, Acad. Verl., 1991.
Rser, S., Bastian, U., and Kuzmin, A. V. I.A.U. Colloquium 148, ASP Conf.
Series, 1995, Vol 84, ed. J. M. Chapman et al.
Rser S., Bastian U., Wiese K. The Second Henry Draper Extension: Spectral Types and Precise Positions for 10639 Stars. //Astron. Astrophys. Suppl.
Ser. 1991. V.88. P. 277.
Samus’ N. N., Goranskii V. P., Durlevich O. V., Zharova A. V., Kazarovets E.
V., Pastukhova E. N., Hazen M. L., and Tsvetkova T. M. An Electronic Version of Volume I of the General Catalogue of Variable Stars with Improved Coordinates.// Astronomy Letters. 2002. Vol. 28. P.174.
Samus' N.N., Goranskii V.P., Durlevich O.V., Zharova A.V., Kazarovets E.V., Kireeva N.N., Pastukhova E.N., Williams D.B., and Hazen M.L. An Electronic Version of the Second Volume of the General Catalogue of Variable Stars with Improved Coordinates. // Astronomy Letters.2003.
Vol. 29. No. 7. P. 468.
Samus' N.N., Durlevich O.V., Zharova A.V., Kazarovets E.V., Kireeva N.N., Pastukhova E.N., Williams D.B., and Hazen M.L. Electronic Version of the Third Volume of the General Catalogue of Variable Stars with Improved Coordinates. // Astronomy Letters. 2006. Vol. 32. No. 4. P. 263.
The Hipparcos and Tycho Catalogues (European Space Agency, 1997), ESA SP-1200.