Die Vermessung
der Milchstraße:Hipparcos, Gaia, SIM
Vorlesung von
Ulrich Bastian
ARI, Heidelberg
SS 2004
Gliederung
1. Populäre Einführung I: Astrometrie2. Populäre Einführung II: Hipparcos und Gaia3. Wissenschaft aus Hipparcos-Daten I 4. Wissenschaft aus Hipparcos-Daten II5. Hipparcos: Technik und Mission6. Astrometrische Grundlagen 7. Hipparcos Datenreduktion Hauptinstrument8. Hipparcos Datenreduktion Tycho9. Gaia: Technik und Mission10. Gaia Global Iterative Solution11. Wissenschaft aus Gaia-Daten12. Sternklassifikation mit Gaia13. SIM und andere Missionen
Populäre Einführung I: Astrometrie
Was ist das, wozu ist das gut?
Richtung :
Menge :
Art :
Die Astronomie analysiert Strahlung:
Astrometrie
Photometrie
Spektroskopie
Ein Hauptproblem der Astronomie: Entfernungsbestimmung
Friedrich Wilhelm Bessel 1838: Die erste Parallaxe eines Sterns.
Entfernungsmessung mittels Radarlaufzeiten
Parallaxenmessung ist nur in unserer unmittelbaren Nähemöglich. Nur wenige, ganz sonnennahe Sterne sind erreichbar.
Deshalb haben die Astronomen einen riesigen Zoo von indirektenMethoden zur Entfernungsbestimmung entwickelt.
Deshalb wird die sogenannte kosmische Entfernungsleiterbenötigt, um die Tiefen des Universums auszuloten.
Die kosmische “Entfernungsleiter”
1) Messe direkt die Entfernung einiger sonnennaher Sterne
2) Suche den Himmel nach “gleichartigen” Sternen ab(was immer das im Detail bedeuten möge)
3) Vergleiche die auf der Erde gemessenen Helligkeiten der sonnennahen und der “gleichartigen” Sterne:
Helligkeit ~ 1 / (Entfernung)2
4) Suche “gleich weit entfernte” absolut hellere Sterne (was immer das im Detail bedeuten möge), die es in der Sonnenumgebung nicht gibt.
5) Wiederhole Schritt 3 mit diesen helleren Sternen
6) Wiederhole Schritt 4
usw.
1
100
10000
0.01
0.00012800 K400049006000
10000
7400
40000 K
1
100
10000
0.01
0.00012800 K400049006000
10000
7400
40000 K
107
12
3.9
1.0
0.270.01
Definition der Astrometrie:
Messung der Positionen von Himmelskörpern und ihrer zeitlichen Änderungen.
Ergebnis:
KoordinatenParallaxenEigenbewegungenDoppelsternbahnenPlanetare Bahnen
Sternkataloge
Koordinaten auf der Himmelskugel
EkliptikaleÄquatorialeGalaktischeHorizontale
Äquatoriale Koordinatenundkartesische Vektoren
Parallaxen
Parallaxen und Eigenbewegungen
Parallaxe, Eigenbewegung und DoppelsternumlaufWas ist das ??
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
cos (")
1/01/00
1/01/01
1/01/02
1/01/03
1/07/00
1/07/01
1/07/02
(")
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Planète : = 100 mas P = 2.5 ans
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
cos (")
1/01/00
1/01/01
1/01/02
1/01/03
1/07/00
1/07/01
1/07/02
(")
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Absolute motion of a star
Proper motion ~ 250 mas/a
Parallax ~ 100 mas
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
cos (")
1/01/00
1/01/01
1/01/02
1/01/03
1/07/00
1/07/01
1/07/02(")
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Planète : = 100 mas P = 18 mois
Single star
In der Astrophysik:
Größere Reichweite verlangt größere Instrumente
In der Astrometrie:
Größere Reichweite verlangt größere Genauigkeit
Zensiert !
Geschichte derastrometrischenMessgenauigkeit
Probleme erdgebundener Astrometrie:
- Refraktion
- Szintillation
- Mechanische Biegung
- Thermische Biegung
- Erdrotation, Nutation, Polschwankungen
- Horizont
Die Lösung:
Man gehe in den Weltraum !
Wissenschaftliche Anwendungen:
-Bessere Parallaxen - bessere Sternparameter- weiterer Horizont- mehr Objekte- mehr Objekttypen- bessere Entfernungsskala
- Bessere Eigenbewegungen - galaktische Struktur etc.
- Mehr genaue Positionen - besseres Referenzsystem
- Extragalaktische Objekte - besseres Inertialsystem
- Besseres Inertialsystem - Geodäsie, Relativistik
- Viele genaue Messg. pro Stern - Doppelsterne, Exoplaneten
- Relativistische Lichtablenkung - fundamentale Physik
NGC 2997
M104 (ESO, FORS1)
NGC 4565 (APOD, J. Mc Laughlin)
NGC 1365