Die Vermessung der Milchstraße: Hipparcos, Gaia, SIM Vorlesung von Ulrich Bastian ARI, Heidelberg Sommersemester 2004.

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1 Die Vermessung der Milchstraße: Hipparcos, Gaia, SIM Vorlesung von Ulrich Bastian ARI, Heidelberg Sommersemester 2004

2 Gliederung 1.Populäre Einführung I: Astrometrie 2.Populäre Einführung II: Hipparcos und Gaia 3.Wissenschaft aus Hipparcos-Daten I 4.Wissenschaft aus Hipparcos-Daten II 5.Hipparcos: Technik und Mission 6.Astrometrische Grundlagen 7.Hipparcos Datenreduktion Hauptinstrument 8.Hipparcos Datenreduktion Tycho 9.Gaia: Technik und Mission 10.Gaia Global Iterative Solution 11.Wissenschaft aus Gaia-Daten 12.Sternklassifikation mit Gaia 13.SIM und andere Missionen

3 Hipparcos: Mission und Technik

4 Die teuren Komponenten des Projekts Satellit - ESA Instrument(e) - ESA Start - ESA Betrieb - ESA Input Catalogue - INCA Datenreduktion - FAST/NDAC/TYCHO

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7 Hipparcos Input Catalogue (HIC) Alle wissenschaftlich wichtigen Sterne (Proposals) Eine repräsentative Auswahl von Sternen (Survey) Überall 2.5 Sterne pro Quadratgrad Astrometrische und photometrische Referenzsterne Position auf <1 genau (über die ganze Missionszeit) Helligkeit und Farbe möglichst genau Duplizität Sondergruppen (VLBI-Radiosterne, Planetoiden, Monde....) ~ 500 000 vorgeschlagen, ~ 220 000 verschiedene, 118 380 HIC

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9 Some HIC statistics Survey stars: 52045, magnitude-limited complete sample to V=7.3...9.0, the local limit depending on spectral type and galactic latitude

10 Nominal scanning law

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15 Teleskop

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17 Chromaticity: Reine Spiegeloptik, also keinerlei chromatische Aberrationen. Große Überraschung (grade noch rechtzeitig): Es gibt doch erhebliche astrometrische Farbfehler! Zusatzanforderung an INCA: V-I für alle HIC-Sterne nötig!

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20 Fokalebene

21 Detektor Hauptinstrument Problem: Keine guten ortsauflösenden elektronischen Detektoren verfügbar. Aber das Licht des gesamten Feldes würde unentwirrbares Durcheinander von Signalen erzeugen. Zweites Problem: Keine bewegten Teile an Bord erlaubt. Lösung: Image Dissector Tube (IDT) Detektor Tycho-Instrument Einfache Photomultiplier, keine Ortsauf- lösung. Feldlinse, dichroitischer Spiegel, zwei photometrische Kanäle

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23 Rohsignal des Hauptinstruments

24 Spektrale Empfindlichkeit des Hauptinstruments

25 Rohsignal des Tycho-Instruments

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27 Spektrale Empfindlichkeit des Tycho-Instruments

28 Betrieb des Hauptinstruments

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30 Autonomie Programme Star File vom Boden (alle 20-30 Minuten) Aus Vergleich mit Star Mapper Transits: Attitude Aus Attitude: Sterne in den beiden Feldern Aus Sternliste: Beobachtungszeitplan Aus Attitude und Zeitplan: Positionierung des IDT-Felds Aus Abweichung der Attitude vom NSL: Stöße der Steuerdüsen - möglichst selten - immer wenn 5 oder +/- 3.5/s überschritten werden - voraussschauend Intitial star patter recognition am Boden

31 Einiges über das tatsächliche Instrument und den Verlauf der wissenschaftlichen Mission

32 Attitude convergence after perigee

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34 Evolution of astrometric instrument calibration, part 1

35 Evolution of astrometric instrument calibration, part 2

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41 Der Hipparcos-Katalog The Hipparcos and Tycho Catalogues ESA SP-1200 (ESA 1997)

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43 The Hipparcos and Tycho Catalogues 17 gedruckte Bände, 6 CD-ROMs ( = Band 17 ) Band 1 Beschreibung und Erklärung des Katalogs Band 2-4 Beschreibung der Mission und Datenauswertung Band 5-9 der gedruckte Hauptkatalog Band 10 Parameter für Doppelsterne Band 11 Parameter für Veränderliche Sterne Band 12 Lichtkurven von Veränderlichen Sternen Band 13 Bezug zu anderen Katalogen und Auffindekärtchen Band 14-16 Himmelsatlas aus Tycho-Katalog Band 17 CD-ROMs kein komplett gedruckter Tycho-Katalog auf den CDs weitere, zusätzliche Daten die wichtigsten Daten in verschiedenen online-Datenbanken alle Daten im online-Archiv des CDS und seiner Dependancen

44 Der gedruckte Hauptkatalog, eine linke Seite (Vol.5, S.236), Teil 1 2: proximity; H,T = HIP, TYC object within 10 6: coarse variability flag; 1,2,3 = ampl. 0.6 mag 7: source of V; G,H,T,blank = ground, HIP, TYC, missing 10: double star object for astrometric parameters; A,B,*,+ = components A,B, photocentre, mass centre

45 Der gedruckte Hauptkatalog, eine linke Seite (Vol.5, S.236), Teil 2 29: percentage of rejected astrometric measurements 30: goodness of fit (very special; probability in sigma scale)

46 Der gedruckte Hauptkatalog, eine rechte Seite (Vol.5, S.237), Teil 1 36,43,48: double star object for the various parameters; A,B,*,+ = components A,B, photocentre, mass centre 39: source of B-V; G,T, blank = ground, Tycho, missing 42: Source of V-I; A,B,C,...,T = a separate list of literature items

47 Der gedruckte Hauptkatalog, eine rechte Seite (Vol.5, S.237), Teil 2 52: variability type; C,D,R,blank = various sorts of nothing; P,U = variable (periodic, unsolved) 53: variability data in Vol. 11 54: light curve in Vol. 12 61: component id. for fields 63-67 57: no. of HIP stars with this CCDM 68: S = survey star 58: no. of components in this HIP 69: finding chart in Vol. 13; G=GSC, D=DSS 59: more data in multiple-star files 70: pointer to Notes 60: double star processing mode

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