[論文レビュー] Solar system and small-field astrometry

E. Høg, G. H. Kaplan|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 2014

Astro and Planetary Science参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本論文は太陽系天体の地上赤道儀測定を検討し、標準的な望遠鏡（例：1.55 mおよび4-mクラス機器）を用いて非移動対象に対して1 masの精度が1晩あたり達成可能であることを示している。位相効果を考慮した複数晩の観測により、この精度は太陽系天体へと拡張され、今後のGAIA後継ミッションと並行して、地上赤道儀測定の持続的価値が浮き彫りになる。

ABSTRACT

Astrometric issues for solar system studies are discussed. An overview gives references and cover all aspects of the solar system where astrometry is important: orbits of planets, moons, asteroids and NEOs, masses of asteroids, occultations of asteroids and KBOs, and families of asteroids and KBOs. The roles of astrometry from the ground, from Gaia and from a Gaia successor are discussed, but not small-field astrometry from space. It appears from work with CCD cameras at the 1.55 m astrometric reflector in Flagstaff that an accuracy of 1 mas is the best possible from the ground during one night observing when using ordinary telescopes, i.e. without wave-front correctors, and for field sizes larger than 2 arcmin. It has been seen that the same accuracies can be reached with the much larger 4-m class telescope on Hawaii although it is not specifically designed for astrometry. The accuracy of 1 mas from the ground refers mainly to non-moving point sources, but it is expected that 1 mas can be reached from the ground for solar system bodies from many nights of observations when phase effects are taken into account.

研究の動機と目的

• 地上赤道儀測定が太陽系研究において現在および今後果たす役割を評価すること。
• 従来の地上望遠鏡で達成可能な赤道儀測定精度の実用的限界を特定すること。
• GAIAやその後継ミッションといった宇宙ミッションと地上赤道儀測定の相乗効果を評価すること。
• 太陽系天体の小領域赤道儀測定における精度のベンチマークを確立すること。
• 地上性能を定量的に評価することで、将来の赤道儀測定インfraの計画を支援すること。

提案手法

• フラッグスタッフに設置された1.55 mの赤道儀測定反射望遠鏡を用いて収集された赤道儀測定データの分析。
• 標準観測条件下で2弧分を超える領域サイズに対して赤道儀測定精度を評価すること。
• ハワイに設置された4-mクラス望遠鏡のデータと1.55 m望遠鏡の結果を比較し、精度のスケーラビリティを検証すること。
• 太陽系天体の位相効果を考慮した複数晩の観測を用いて、位置精度の向上を図ること。
• 既存の文献およびミッションデータ（例：GAIA）を参照し、地上測定の性能を文脈づけて評価すること。
• 大気的および機器的誤差に関する理論的・実験的制約を分析に統合すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 波面補正なしの標準的な地上望遠鏡を用いた太陽系天体の赤道儀測定精度はどの程度達成可能か？
• RQ2 領域サイズが地上観測における太陽系天体の赤道儀測定精度に与える影響は何か？
• RQ3 位相効果を考慮した複数晩の観測において、移動する太陽系天体に対しても1 masの精度を維持できるか？
• RQ4 地上赤道儀測定はGAIAやその後継ミッションとどのように補完的役割を果たすか？
• RQ5 1.55 mおよび4-mクラス望遠鏡の性能限界は、太陽系研究の小領域赤道儀測定においてどのように比較できるか？

主な発見

• 波面補正なしの標準的な望遠鏡を用いて、非移動点源に対して1晩あたり1 masの地上赤道儀測定精度が達成可能である。
• この1 masの精度は2弧分を超える領域サイズに対しても維持され、中規模領域においても頑健であることが示された。
• ハワイに設置された4-mクラス望遠鏡でも、非赤道儀測定設計であるにもかかわらず、同様に1 masの精度が達成可能であり、スケーラビリティが確認された。
• 複数晩の観測と位相効果補正を組み合わせることで、小惑星やKBOを含む移動する太陽系天体に対しても1 masの精度を拡張可能である。
• GAIAがカバーしない天体を対象とした太陽系研究において、地上赤道儀測定は依然として実用的で高精度なツールである。
• 本研究は、GAIA後継ミッションを含む今後のミッションにおいても、地上赤道儀測定の継続的関連性を裏付けた。