النظام المرجعي السماوي الدولي وتطبيقاته

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ النظام المرجعي السماوي الدولي ( ICRS ) النظام المرجعي السماوي القياسي الحالي الذي اعتمده الاتحاد الفلكي الدولي (IAU). يقع مركزه عند مركز ثقل النظام الشمسي ، بمحاور مصممة بحيث "لا تُظهر أي دوران كوني بالنسبة لمجموعة من الأجرام السماوية البعيدة خارج المجرة". [ 1 ] [ 2 ] وتعتمد إحداثياته ​​أساسًا على الميل والمطلع المستقيم ، استنادًا إلى متوسط ​​خط الاستواء السماوي ومتوسط ​​الاعتدال السماوي في حقبة J2000 . [ 3 ]

الإطار المرجعي السماوي الدولي ( ICRF ) هو تطبيق للنظام المرجعي السماوي الدولي باستخدام مصادر سماوية مرجعية تُرصد بأطوال موجية راديوية. في سياق النظام المرجعي السماوي الدولي، يُعرَّف الإطار المرجعي (RF) بأنه التجسيد المادي لنظام مرجعي ، أي أنه مجموعة الإحداثيات العددية للمصادر المرجعية، المستمدة باستخدام الإجراءات المحددة في النظام المرجعي السماوي الدولي. [ 4 ]

وبشكلٍ أدق، يُعدّ الإطار المرجعي المركزي بالقصور الذاتي (ICRF) إطارًا مرجعيًا مركزيًا بالقصور الذاتي ، تُحدد محاوره بمواقع المصادر خارج المجرة (وخاصةً الكوازارات ) التي رُصدت باستخدام قياس التداخل ذي الخطوط الأساسية الطويلة جدًا. أما الإطار المرجعي المركزي بالقصور الذاتي (Gaia -CRF) فهو إطار مرجعي مركزي بالقصور الذاتي، يُحدد بمواقع المصادر خارج المجرة التي قاسها القمر الصناعي Gaia بصريًا ، وتُدار محاوره لتتوافق مع الإطار المرجعي المركزي بالقصور الذاتي. ورغم أن النسبية العامة تشير إلى عدم وجود أطر مرجعية حقيقية بالقصور الذاتي حول الأجسام الجاذبة ، فإن هذين الإطارين المرجعيين مهمان لأنهما لا يُظهران أي دوران زاوي قابل للقياس، نظرًا لبُعد المصادر خارج المجرة المستخدمة في تحديد الإطارين المرجعيين المركزي بالقصور الذاتي و Gaia -CRF. ويُعتبر الإطاران المرجعيان المركزي بالقصور الذاتي و Gaia -CRF الآن الإطارين المرجعيين القياسيين المستخدمين لتحديد مواقع الأجرام الفلكية . [ 5 ]

أنظمة وأطر مرجعية

من المفيد التمييز بين أنظمة الإسناد وأطر الإسناد. يُعرَّف إطار الإسناد بأنه "قائمة بالإحداثيات المعتمدة لمجموعة من الكائنات المرجعية، تُستخدم لتعريف أو تحقيق إطار إحداثيات معين". [ 6 ] أما نظام الإسناد فهو مفهوم أوسع، يشمل "مجموعة الإجراءات والنماذج والثوابت اللازمة لاستخدام إطار إسناد واحد أو أكثر". [ 6 ] [ 7 ]

الإدراكات

يعتمد مشروع ICRF على مئات المصادر الراديوية خارج المجرة ، ومعظمها من الكوازارات ، المنتشرة في جميع أنحاء السماء. ونظرًا لبُعدها الشاسع، تبدو ثابتةً ظاهريًا بالنسبة لتقنياتنا الحالية، إلا أنه يمكن قياس مواقعها بدقة عالية جدًا باستخدام تقنية التداخل القاعدي الطويل جدًا (VLBI). وتُعرف مواقع معظمها بدقة تصل إلى 1 ملي ثانية قوسية (mas) أو أفضل. [ 8 ]

في أغسطس/آب 1997، أصدر الاتحاد الفلكي الدولي القرار B2 في دورته الثالثة والعشرين للجمعية العامة، والذي ينص على أن "يكون فهرس هيباركوس هو التطبيق الأساسي للنظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS) عند الأطوال الموجية الضوئية". [ 5 ] ويستند إطار هيباركوس المرجعي السماوي (HCRF) إلى مجموعة فرعية تضم حوالي 100,000 نجم في فهرس هيباركوس . [ 9 ] وفي أغسطس/آب 2021، قرر الاتحاد الفلكي الدولي القرار B3 في دورته الحادية والثلاثين للجمعية العامة، والذي ينص على أنه "اعتبارًا من 1 يناير/كانون الثاني 2022، سيشمل التطبيق الأساسي للنظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS) التطبيق الثالث للإطار المرجعي السماوي الدولي (ICRF3) للنطاق الراديوي، وإطار Gaia-CRF3 للنطاق الضوئي". [ 5 ]

أطوال موجات الراديو (ICRF)

ICRF1

اعتمد الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) الإطار المرجعي الفلكي الدولي (ICRF)، الذي يُعرف الآن باسم ICRF1، اعتبارًا من 1 يناير 1998. [ 2 ] وُجِّه ICRF1 على محاور ICRS، الذي كان يعكس الإطار المرجعي الفلكي السابق، وهو الفهرس الأساسي الخامس (FK5) . بلغ مستوى الضوضاء الزاوية فيه حوالي 250 ميكروثانية قوسية (μas)، واستقرار محوره المرجعي حوالي 20 ميكروثانية قوسية؛ وهو ما يُمثل تحسنًا بمقدار عشرة أضعاف مقارنةً بالإطار المرجعي السابق المُستمد من (FK5). [ 10 ] [ 11 ] يحتوي ICRF1 على 212 مصدرًا أساسيًا، بالإضافة إلى مواقع 396 مصدرًا إضافيًا غير أساسي كمرجع. وقد عُدِّلت مواقع هذه المصادر في التوسعات اللاحقة للفهرس. يتوافق ICRF1 مع اتجاه إطار الكتالوج الأساسي الخامس (FK5) " J2000.0 " ضمن دقة الأخير (الأقل). [ 2 ]

ICRF2

تم إنشاء إطار مرجعي مُحدَّث، ICRF2، في عام 2009. [ 11 ] [ 12 ] وقد جاء هذا التحديث ثمرة تعاون مشترك بين الاتحاد الفلكي الدولي ، والخدمة الدولية لدوران الأرض وأنظمة الإسناد ، والخدمة الدولية للتداخل الراديوي طويل المدى جدًا (VLBI) للجيوديسيا وعلم الفلك . [ 13 ] يُعرَّف ICRF2 بموقع 295 مصدرًا راديويًا مُدمجًا (97 منها تُعرِّف أيضًا ICRF1). تمت محاذاة ICRF2 مع ICRF1-Ext2، وهو الامتداد الثاني لـ ICRF1، باستخدام 138 مصدرًا مشتركًا بين الإطارين المرجعيين. وبإضافة المصادر غير المُعرِّفة، يتألف ICRF2 من 3414 مصدرًا تم قياسها باستخدام التداخل الراديوي طويل المدى جدًا . يتميز ICRF2 بمستوى ضوضاء يبلغ حوالي 40  ميكروثانية قوسية، واستقرار محوري يبلغ حوالي 10  ميكروثانية قوسية. سيتم الحفاظ على ICRF2 من خلال مجموعة من 295 مصدرًا تتميز باستقرار موضعي ممتاز وبنية مكانية واضحة. [ 14 ]

استُخدمت بياناتٌ مُستقاةٌ لاستخلاص الإطار المرجعي، مُستقاةٌ من رصدٍ بتقنية التداخل الراديوي طويل المدى (VLBI) على مدى ثلاثين عامًا تقريبًا، من عام ١٩٧٩ إلى عام ٢٠٠٩. [ ١١ ] سُجّلت عمليات الرصد الراديوي في كلٍّ من النطاق S (٢.٣  جيجاهرتز) والنطاق X (٨.٤  جيجاهرتز) في آنٍ واحدٍ للسماح بتصحيح تأثيرات الغلاف الأيوني . أسفرت عمليات الرصد عن حوالي ٦.٥ مليون قياسٍ لتأخير المجموعة بين أزواجٍ من التلسكوبات. عُولجت تأخيرات المجموعة باستخدام برمجياتٍ تُراعي العمليات الجوية والجيوفيزيائية. عُوملت مواقع المصادر المرجعية كمجاهيلٍ تُحَلّ عن طريق تقليل متوسط ​​مربع الخطأ عبر قياسات تأخير المجموعة. قُيّد الحل ليكون متوافقًا مع الإطار المرجعي الأرضي الدولي (ITRF2008) وأنظمة معلمات توجيه الأرض (EOP). [ ١٥ ]

ICRF3

التوزيع السماوي للمصادر الـ 303 "المحددة" في ICRF3

يُعدّ ICRF3 التعديل الرئيسي الثالث لإطار ICRF، وقد اعتمده الاتحاد الفلكي الدولي في أغسطس 2018 ودخل حيز التنفيذ في 1 يناير 2019. يتضمن النموذج تأثير التسارع المجري للنظام الشمسي، وهي ميزة جديدة مقارنةً بـ ICRF2. يشمل ICRF3 أيضًا قياسات في ثلاثة نطاقات ترددية، مما يوفر ثلاثة تطبيقات مستقلة ومختلفة قليلاً لإطار ICRS: قياسات بتردد مزدوج عند 8.4  جيجاهرتز ( النطاق X ) و2.3  جيجاهرتز ( النطاق S ) لـ 4536 مصدرًا؛ وقياسات لـ 824 مصدرًا عند 24  جيجاهرتز ( النطاق K )؛ وقياسات بتردد مزدوج عند 32  جيجاهرتز ( النطاق Ka ) و8.4  جيجاهرتز ( النطاق X ) لـ 678 مصدرًا. من بين هذه المصادر، تم تحديد 303 مصادر، موزعة بانتظام في السماء، على أنها "مصادر مرجعية" تُحدد محاور الإطار. كما يزيد ICRF3 من عدد المصادر المرجعية في سماء نصف الكرة الجنوبي. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

الأطوال الموجية الضوئية

الإطار المرجعي السماوي لـ هيباركوس (HCRF)

في عام 1991، أوصى الاتحاد الفلكي الدولي "ببدء أو مواصلة برامج الرصد بهدف تحديد العلاقة بين فهارس مواقع المصادر خارج المجرة ونجوم فهرسي FK5 و Hipparcos ". [ 1 ] وباستخدام تقنيات ربط متنوعة، تمت محاذاة محاور الإحداثيات المحددة في فهرس Hipparcos مع الإطار الراديوي خارج المجرة. [ 19 ] وفي أغسطس 1997، أقر الاتحاد الفلكي الدولي في القرار B2 الصادر عن جمعيته العامة الثالثة والعشرين "بأن فهرس Hipparcos قد تم الانتهاء منه في عام 1996 وأن إطاره الإحداثي متوافق مع إطار المصادر خارج المجرة [ICRF1] مع هامش خطأ سيجما واحد يبلغ ±0.6 ملي ثانية قوسية (mas)"، وقرر "أن يكون فهرس Hipparcos هو التجسيد الأساسي لإطار ICRS عند الأطوال الموجية الضوئية". [ 2 ]

الإطار المرجعي السماوي الثاني لغايا ( Gaia –CRF2)

ظهر الإطار المرجعي السماوي الثاني لغايا ( Gaia -CRF2)، الذي استند إلى 22 شهرًا من رصد أكثر من نصف مليون مصدر خارج المجرة بواسطة مركبة غايا الفضائية ، في عام 2018، ووُصف بأنه "أول تطبيق بصري متكامل لنظام ICRS، أي إطار مرجعي بصري مبني فقط على مصادر خارج المجرة". تمت محاذاة محاور Gaia -CRF2 مع نسخة أولية من ICRF3 القادم باستخدام 2820 جرمًا سماويًا مشتركًا بين Gaia -CRF2 والنسخة الأولية من ICRF3. [ 20 ] [ 21 ]

الإطار المرجعي السماوي الثالث لغايا ( Gaia –CRF3)

يستند الإطار المرجعي السماوي الثالث لمرصد غايا ( Gaia -CRF3) إلى 33 شهرًا من رصد 1,614,173 مصدرًا خارج المجرة. وكما هو الحال مع الإطارين المرجعيين السابقين ، هيباركوس وغايا ، تمت محاذاة محاور Gaia -CRF3 مع 3142 نظيرًا بصريًا للإطار المرجعي السماوي الدولي الثالث (ICRF-3) في نطاقي التردد S/X . [ 22 ] [ 23 ] في أغسطس 2021، أشار الاتحاد الفلكي الدولي إلى أن Gaia -CRF3 قد "حل محل فهرس هيباركوس إلى حد كبير" وأنه "يمثل فعليًا التجسيد البصري للإطار المرجعي السماوي في الأوساط الفلكية". وبناءً على ذلك، قرر الاتحاد الفلكي الدولي أن يكون Gaia -CRF3 "التجسيد الأساسي للنظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS) ... للمجال البصري". [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ الجمعية العامة الحادية والعشرون للاتحاد الفلكي الدولي (١٩٩١). "القرار رقم أ٤؛ توصيات الفريق العامل المعني بنظام الإسناد" (ملف PDF) . القرارات المعتمدة في الجمعيات العامة . الاتحاد الفلكي الدولي . تاريخ الاطلاع: ١٣ يونيو ٢٠٢٢ .
  2. ١ ٢ ٣ ٤ الجمعية العامة الثانية والعشرون للاتحاد الفلكي الدولي (١٩٩٧). "القرار رقم ب٢؛ بشأن النظام المرجعي السماوي الدولي" (ملف PDF) . القرارات المعتمدة في الجمعيات العامة . الاتحاد الفلكي الدولي . تاريخ الاطلاع: ١٣ يونيو ٢٠٢٢ .
  3. ↑ آرياس، إي إف؛ شارلوت، ب؛ فيسيل، م؛ ليستراد، جيه-إف (1995)، "النظام المرجعي خارج المجرة للخدمة الدولية لدوران الأرض، ICRS" ، علم الفلك والفيزياء الفلكية ، 303 : 604-608 ، Bibcode : 1995A & A...303..604A
  4. ↑ "النظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS)" . aa.usno.navy.mil . مرصد البحرية الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2022 .
  5. ١ ٢ ٣ ٤ الجمعية العامة الحادية والثلاثون للاتحاد الفلكي الدولي (٢٠٢١). "القرار ب٣، بشأن الإطار المرجعي السماوي لغايا" (ملف PDF) . القرارات المعتمدة في الجمعيات العامة . الاتحاد الفلكي الدولي . تاريخ الاطلاع: ٩ يونيو ٢٠٢٢ .
  6. 1 2 ويلكنز، جي إيه (1990). ليسكي، جيه إتش؛ أبالاكين، في كيه (محرران). "ماضي وحاضر ومستقبل أنظمة الإسناد لعلم الفلك والجيوديسيا". ندوة - الاتحاد الفلكي الدولي . 141. مطبعة جامعة كامبريدج: 39-46 . doi : 10.1017/S0074180900086149 .
  7. ↑ "النظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS)" . المرصد البحري الأمريكي، التطبيقات الفلكية . تاريخ الاطلاع: 24 يونيو 2022. يُعرّف النظام المرجعي ... نقطة الأصل والمستويات الأساسية (أو المحاور) لنظام الإحداثيات. كما يُحدد جميع الثوابت والنماذج والخوارزميات المستخدمة للتحويل بين الكميات المرصودة والبيانات المرجعية التي تتوافق مع النظام. يتكون الإطار المرجعي من مجموعة من النقاط المرجعية القابلة للتحديد في السماء (أجرام فلكية محددة)، بالإضافة إلى إحداثياتها، والتي تُمثل التطبيق العملي للنظام المرجعي.
  8. ↑ "النظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS)" . المرصد البحري الأمريكي، التطبيقات الفلكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2022 .
  9. ↑ "النظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS)" . مرصد البحرية الأمريكية، قسم التطبيقات الفلكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2022 .
  10. ↑ ما، سي.؛ آرياس، إي إف؛ يوبانكس، تي إم؛ وآخرون (يوليو 1998)، "الإطار المرجعي السماوي الدولي كما تم تحقيقه بواسطة قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا"، المجلة الفلكية ، 116 (1): 516-546 ، رمز Bibcode : 1998AJ....116..516M ، doi : 10.1086/300408 ، S2CID 120005941  
  11. ١ ٢ ٣ "المذكرة الفنية رقم ٣٥ الصادرة عن خدمة أنظمة دوران الأرض والمراجع الدولية: التنفيذ الثاني للإطار المرجعي السماوي الدولي باستخدام قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا" (ملف PDF) . خدمة أنظمة دوران الأرض والمراجع الدولية (IERS). مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٥ يوليو ٢٠١٥. تم الاطلاع عليها بتاريخ ٥ أبريل ٢٠١٤ .
  12. ↑ ستايغروالد، بيل. "ناسا - خريطة سماوية جديدة توفر توجيهات لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)" . www.nasa.gov . ناسا. مؤرشف من الأصل في 3 ديسمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 5 يونيو 2018 .
  13. ↑ فاي، آلان ل. "الإطار المرجعي السماوي الدولي" . usno.navy.mil . المرصد البحري الأمريكي (USNO) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2022 .
  14. ↑ بوبولتز، ديفيد أ.؛ غاوم، ر. أ.؛ فاي، أ. ل.؛ ما، س.؛ غوردون، د. (1 يناير 2010). "التطبيق الثاني للإطار المرجعي السماوي الدولي (ICRF2) باستخدام قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا" . ملخصات اجتماعات الجمعية الفلكية الأمريكية رقم 215. 215. AAS : 469.06. Bibcode : 2010AAS...21546906B . تاريخ الاسترجاع: 18 يوليو 2022 .
  15. ^ فاي، آل. جوردون، د.؛ جاكوبس، CS؛ ما، سي؛ غوم، را؛ أرياس، إي إف؛ بيانكو، ج.؛ بوبولتز، دا؛ بوكمان، S .؛ بولوتين، س. شارلوت، ب. كوليود، أ.؛ إنجلهاردت، ج؛ جيبسون، J.؛ جونتييه، أ.م.؛ هينكلمان، ر.؛ كوردوبوف، س. لامبرت، S .؛ ليتفين، S .؛ ماكميلان، DS. مالكين، Z .؛ نوثناجل، أ. أوجا، ر. سكوريكينا، إي؛ سوكولوفا، J.؛ سوشاي، J.؛ سوففرز، الجريدة الرسمية؛ تيسمير، ف؛ تيتوف، O.؛ وانغ، ج.؛ زاروف ، ف. (24 يوليو 2015). "التطبيق الثاني للإطار المرجعي السماوي الدولي باستخدام قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا" . المجلة الفلكية . 150 (2): 58. Bibcode : 2015AJ....150...58F . doi : 10.1088/0004-6256/150/2/58 . hdl : 11603/17528 . ISSN 1538-3881 . S2CID 3281444 .  
  16. ↑ شارلوت، ب.؛ جاكوبس، س.س.؛ غوردون، د.؛ وآخرون . (2020). "التطبيق الثالث للإطار المرجعي السماوي الدولي باستخدام قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 644 (A159): A159. arXiv : 2010.13625 . Bibcode : 2020A & A...644A.159C . doi : 10.1051/0004-6361/202038368 . S2CID 225068756. تاريخ الاسترجاع: 16 يونيو 2022 .  
  17. ↑ "المركز الدولي لأبحاث الإشعاع الشمسي" . مركز IERS ICRS . مرصد باريس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 ديسمبر 2018 .
  18. ↑ "النظام المرجعي السماوي الدولي (ICRS)" . الخدمة الدولية لدوران الأرض والأنظمة المرجعية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2020 .
  19. ↑ كوفاليفسكي، ج.؛ ليندغرين، ل.؛ بيريمان، م. أ. س.؛ وآخرون ( 1997). "كتالوج هيباركوس كتجسيد لنظام الإسناد خارج المجرة" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 323 : 620-633 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2022 . 
  20. ↑ تعاون غايا؛ مينارد، ف. كليونر، س. ليندجرين، L.؛ وآخرون . (2018)، " Gaia Data Release 2. الإطار المرجعي السماوي ( Gaia -CRF2)"، علم الفلك والفيزياء الفلكية , 616 (A14): A14، أرخايف : 1804.09377 ، بيب كود : 2018A & A...616A..14G ، دوى : 10.1051/0004-6361/201832916 ، S2CID 52838272  
  21. ^ ليندجرين، إل. هيرنانديز، J .؛ بومبرون، أ. كليونر، س. وآخرون . (2018)، " إصدار بيانات غايا 2 – الحل الفلكي"، علم الفلك والفيزياء الفلكية ، 616 (A2): A2، أرخايف : 1804.09366 ، بيب كود : 2018A & A...616A...2L ، دوى : 10.1051/0004-6361/201832727 ، S2CID 54497421  
  22. ↑ تعاون غايا (2022)، "الإصدار المبكر الثالث لبيانات غايا: الإطار المرجعي السماوي (Gaia-CRF3)"، علم الفلك والفيزياء الفلكية ، 667 ، arXiv : 2204.12574 ، Bibcode : 2022A & A...667A.148G ، doi : 10.1051/0004-6361/202243483 ، S2CID 248405779 
  23. ↑ "إصدار البيانات المبكرة الثالث من غايا (Gaia EDR3)" . وكالة الفضاء الأوروبية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2020 .

للمزيد من القراءة

  • كوفاليفسكي، جان؛ مولر، إيفان إستفان؛ كولاتشيك، باربرا (1989) الأطر المرجعية في علم الفلك والجيوفيزياء ، مكتبة الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء ، المجلد 154، دار نشر كلوير الأكاديمية، رقم ISBN 9780792301820
  • جان سوشاي؛ مارتين فيسيل-فيرنييه، محرران. (2006). الملاحظات الفنية لـ IERS - النظام المرجعي السماوي الدولي والإطار (التقرير الفني). فرانكفورت أم ماين: الخدمة الدولية لدوران الأرض والأنظمة المرجعية (IERS) وVerlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie. رقم ISBN 3-89888-802-9. المذكرة الفنية رقم 34 الصادرة عن IERS.