表面光度分布在互掩互食事件中对木卫天体测量精度的影响研究

Observational research of the mutual events, is a means of obtaining the highly accurate astrometric data of the Jovian satellites by inverting the information of their brightness variation during the mutual events, and the accuracy of this method can reach 15 mas. With this method, the least distance between the two involved Jovian satellites and the corresponding time are substituted with the distance and corresponding time when the brightness of Jovian satellites is minimun, regardless the difference caused by the nonuniform surface brightness distribution of the Jovian satellites. So, the study of the effect on the astrometry of the Jovian satellites caused by the brightness distribution can further promote the astometric accuracy of the Jovian satellites..We plan to study and eliminate or attenuate the effect on the astrometry of Jovian satellites caused by the brightness distribution, during the new observational research period of mutual events of 2014-15, by setting up the model of the brightness distribution of the Jovian satellites with the method of numerical simulation and high resolution imaging technique, based on the 1m and 2.4m telescopes at Yunnan Observatory. Then, we will improve the astrometric accuracy with this method and obtain more accurate astrometric data of Jovian satellites. This work will promote the progress of the astrometry and dynamics research of natural satellites in our country.

对木卫之间互掩互食事件的观测研究，是一种通过对事件过程中木卫光度变化信息的反演来获得木卫高精度天体测量数据的方法，其测量精度可以达到15 mas。在此方法中，木卫之间的最小距离及对应时刻由卫星光度最小时两木卫之间的距离及对应时刻所代替，忽略了两者之间由于木卫表面光度分布不均匀所造成的差别。因此，表面光度分布在互掩互食事件中对木卫天体测量精度影响的分析研究，将会进一步提高此方法的天体测量精度。.我们计划在木卫互掩互食事件新一轮的观测周期（2014-15年）期间，基于云南天文台1米和丽江2.4米望远镜，分别采用数值模拟和高分辨率成像技术建立木卫的表面光度分布模型，以研究并消除或减弱表面光度分布在互掩互食事件中对木卫天体测量精度的影响，提高此方法的测量精度，从而获得木卫更高精度的天体测量数据。这项工作将有利于推动国内在天然卫星天体测量和动力学研究领域工作的发展。

天然卫星高精度天体测量数据的获得是研究行星系统动力学特性的必要条件，从而有助于研究太阳系的动力学行为及其起源和演化。天然卫星的周围没有大气，通过对互掩互食事件的观测研究可以获得天然卫星高精度的相对位置信息，为天然卫星的地面高精度定位提供新的手段，并可对现有天然卫星轨道理论模型在经度方向的偏移进行计算。在互掩互食过程中，天然卫星的光度除了两颗卫星相对位置改变引起的变化外，还受到被掩食卫星表面反照率和几何形状的影响，高精度、高时间分辨率的互掩互食事件测光数据可以用来分析被掩食天然卫星的表面反照率细节和几何形状。木卫互掩互食事件在地面上的可观测周期分别约为 6年，其最近一轮的观测周期在2014年8月-2015年8月。. 本项目针对天然卫星互掩互食事件的观测方法、数据拟合方法以及表面光度分布影响等进行了深入的研究工作。首先，基于2009年木卫互掩互食事件观测数据，我们对两种常用的数据拟合方法进行了对比分析，并获得其各自特性。同时，我们对表面光度分布在互掩互食事件中对天然卫星天体测量精度的影响进行了数值模拟，为高精度高时间分辨率观测数据条件下提高天然卫星的天体测量精度做好理论准备。在2014-2015年木卫互掩互食事件观测期间，我们采用了带宽为7-10纳米的窄带滤光片，有效降低了木星光度的影响，使得木卫互掩互食事件的测光精度达到0.003mag。通过图像开窗和binning读出的方式，每帧图像的获取时间由20秒左右减少到3秒左右，提高了时间分辨率和观测效率。整个观测周期，我们积极组织并利用包括云南天文台1米、丽江观测站BOOTES-4 60公分以及美国SARA天文台60公分和90公分等国内外望远镜进行了观测，共获得40天共65个木卫互掩互食事件的观测数据，从数量和质量上均远远超出预期目标，完全满足本项目研究工作的需求。. 本项目进行的同时，开展了对近地小天体（近地小行星、彗星）的天体测量和光谱研究工作，对存在潜在威胁的近地小天体进行精确定位、光谱分类和发射线特性研究。