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