Gaia卫星基本角变化的天体测量验证研究

The ESA’s second generation of space astrometry mission--Gaia is performing its observations with two identical reflecting telescopes. The two viewing directions are separated by a so-called basic angle of 106.5 degrees. A precise determination of the basic angle variations is the prerequisite for Gaia to obtain high accuracy observations to realize its scientific goals. The on board Basic Angle Monitor (BAM) data shows that there exist jump, long-term variations and a 1 milliarcsecond amplitude, 6-h period basic-angle oscillation. An immediate question is whether this signal is caused by a real variation of the basic angle, or simply an effect of the BAM itself. Based on the cooperation with the Turin Observatory in Italy, we have obtained the opportunity to participate the Gaia satellite data analysis. Here we propose an astrometric approach to determine the basic angle variations from the astrometric observations. We expect this astrometric approach can be used to crosscheck the basic angle variations in BAM data. This will make a significant difference in improving the accuracy, reliability of the final catalog and other scientific goals of Gaia.

欧空局第二代空间天体测量卫星Gaia通过张角为106.5度的两个望远镜同时对天扫描观测获得数据。此张角的精确测定是Gaia获得高精度天体测量数据的前提，特此Gaia项目中称其为基本角。Gaia发射升空后，卫星自带的星上监测系统显示基本角存在超出预期的突变、长周期变化以及振幅为1毫角秒的6小时短周期变化等，严重威胁到预期科学目标的实现。为验证这些变化是真实的基本角变化还是来自于监测系统本身，迫切需要对这些基本角变化提供独立检验。在与意大利都灵天文台多年合作的基础上，我们已获得了参与Gaia数据分析研究的宝贵机会。本项目将基于卫星两个望远镜的实测数据，独立校验并解算卫星基本角的变化，并与卫星基本角监测系统结果进行交叉对比，核实并独立获得卫星基本角变化的各种周期和振幅数据，以供Gaia数据分析处理中心对其数据进行修正。这将对提高Gaia最终星表的精度、可靠性及其它科学目标的实现有重大意义。

欧空局第二代空间天体测量卫星Gaia通过张角为106.5度的两个望远镜同时对天扫描观测获得数据。此张角的精确测定是Gaia获得高精度天体测量数据的前提，特此Gaia项目中称之为基本角。在发射升空后，卫星自带的星上监测系统显示基本角存在超出预期的突变、长周期变化及振幅为1毫角秒的6小时短周期变化等，严重威胁到预期科学目标的实现。为验证这些变化是真实的变化还是来自监测系统本身，迫切需要对这些基本角变化提供独立检验。本项目基于卫星的两个望远镜实测数据，独立校验并解算卫星基本角的变化，并与卫星基本角监测系统结果进行交叉对比，独立获得卫星基本角变化的各种周期和振幅数据。本项目选取了2016年10月16日的Gaia全天观测数据，分析来自不同望远镜的恒星星对的弧长变化，这些恒星星对的弧长变化存在周期为6小时、振幅为1.856±0.857毫角秒的周期信号，该结果和卫星自带的星上监测系统结果吻合。此外，本项目也分析了恒星星对在焦平面不同位置上的变化，结果显示基本角的周期变化在焦平面不同CCD行上的振幅存在较大的差异，这是造成Gaia星表目前存在的视差零点系统差的可能来源之一。为检测Gaia星表视差零点，收集并编制了多达180万颗已知的类星体星表，并用于Gaia的参考架相关分析。本项目的研究结果可供Gaia数据分析处理中心对其数据进行修正，这对提高Gaia最终星表的精度、可靠性及其它科学目标的实现有重大意义。