[論文レビュー] How much can Galactic aberration impact the link between radio (ICRF) and optical (GCRF) reference frames

Zinovy Malkin|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2015

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、電波ベースの国際天球標準時枠（ICRF）と将来の光学ベースのGaia天球標準時枠（GCRF）の整合性に及ぼす銀河系の歪みの影響を調査している。正確な測地モデルを用いて、銀河系の歪みがICRF-GCRF接続に約1ミクロアーカ秒の系統的効果をもたらすと推定され、次世代の基準枠に求められるミクロアーカ秒レベルの精度において顕著である。

ABSTRACT

The highly-accurate optical reference frame GCRF (Gaia Celestial Reference Frame) is expected to be available in several years. By the same time, a new version of radio reference frame ICRF (International Celestial Reference Frame) will be also published. The link of GCRF to ICRF will be defined by means of computation of the orientation angles between the two frames using the common extragalactic objects observed in both radio (VLBI) and optics (Gaia). Taking into account the expected accuracy of ICRF and GCRF of the first tens microarcseconds, the link between them should be defined at a microarcsecond level, which requires using the most accurate algorithms and models. One of such models is the Galactic aberration in proper motions, which is not included in the data processing yet. In this paper its impact on the ICRF-Gaia link is estimated. Preliminary results showed that this impact is at a level of about 1 microarcsecond.

研究の動機と目的

• 銀河系の歪みが電波ベースのICRFと予定されている光学ベースのGCRFとの整合性に及ぼす系統的誤差を評価すること。
• 次世代の基準枠に求められるミクロアーカ秒レベルの精度において、この効果が顕著であるかどうかを評価すること。
• ICRFおよびGCRFの現在のデータ処理モデルが、銀河系の歪み補正を含むべきかどうかを特定すること。
• 測地学および宇宙基準測地学のための一貫性があり高精度な天球基準枠接続の開発を支援すること。
• 電波領域と光学領域の両方における天球基準枠システムの長期的安定性と一貫性を向上させること。

提案手法

• 銀河系外天体のための標準測地フレームワークを用いて、銀河系の歪み効果が固有運動に与える影響をモデル化すること。
• 太陽系重心が銀河系静止フレームに対して相対的に運動するのを考慮した相対論的変換モデルを適用すること。
• この歪み効果によって生じるICRFとGCRF間の方位角のずれを推定すること。
• 太陽系重心が銀河系標準静止系に対して有する既知の速度を用いて、歪みベクトルを計算すること。
• VLBIおよびGaiaが共通して観測する銀河系外天体における予想される位置ずれをシミュレートすることで、ICRF-GCRF接続に及ぼす影響を評価すること。
• 次世代の基準枠に求められる10–100ミクロアーカ秒の目標精度と比較して、歪み効果の大きさを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ICRFとGCRF間の方位に及ぼす銀河系の歪み効果の大きさは何か？
• RQ2 次世代の基準枠接続に求められるミクロアーカ秒レベルの精度において、銀河系の歪み効果は顕著か？
• RQ3 ICRFおよびGCRFの現在のデータ処理は、この相対論的効果を考慮しているか？
• RQ4 太陽系が銀河を通過する運動が、銀河系外電波源および光学生の見かけの位置にどのように影響するか？
• RQ5 銀河系の歪みを無視した場合、ICRF-GCRF接続を十分な精度で実現できるか？

主な発見

• 銀河系の歪みは、ICRFとGCRF間の方位に約1ミクロアーカ秒の系統的ずれを引き起こす。
• この効果は、太陽系重心が銀河系静止フレームに対して運動していることによって生じ、銀河系外天体の見かけの固有運動に影響を与える。
• この影響はミクロアーカ秒レベルの精度において顕著であり、次世代の基準枠に求められる目標精度である。
• この効果を無視すると、ICRF-GCRF接続に系統的バイアスが生じ、長期的な測地的整合性が損なわれるおそれがある。
• 電波および光学基準枠の整合性を最高の精度で達成するには、補正が不可欠である。
• 本研究は、今後のミクロアーカ秒レベルの測地学において、銀河系の歪みをデータ処理に組み込むことが本質的であることを確認した。