Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? Moór Attila, Frey Sándor, Sebastien Lambert, Oleg Titov, Bakos Judit FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatóriuma, Penc MTA Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport, Budapest KGO Tea Penc, 2011. június 14
Hogyan? Mozognak?! Az égi vonatkoztatási rendszerekről röviden A rádió-interferométeres mérések szerepe Mozgás #1: Az évszázados (szekuláris) aberráció változása Miért jók a (rádió)kvazárok referenciapontnak illetve miért nem annyira jók mégsem? (Mozgás #2) A kvazárok szerkezete és látszólagos elmozdulásuk: van-e összefüggés? Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 2
A legpontosabb Az IAU 23. közgyűlése (1997) a VLBI technikával definiált égi vonatkoztatási rendszert fogadta el Az ICRF (International Celestial Reference Frame) az FK5 optikai katalógust váltotta fel A tengelyek definíciójának nem lett többé közvetlenül köze az Egyenlítőhöz, az Ekliptikához, hanem 212 extragalaktikus rádióforrás rögzített koordinátáihoz Ma et al. 1998, AJ 116, 516 A rendszer sűrítése (és az egyenletesebb égi lefedettség) érdekében további sok száz rádióforrást mérnek rendszeresen A folyamatos, globális geodéziai méréseket a Nemzetközi VLBI Szolgálat (IVS) koordinálja (ivscc.gsfc.nasa.gov/ivs.html) Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 3
Very Long Baseline Interferometry Δt B Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 4
Ma et al. 1998, AJ 116, 516 Az ICRF első megvalósítását (ICRF1) kijelölő aktív galaxismagok pozíciói Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 5
A rádió-interferométeres módszer előnyei A mérési technikából adódóan nagyon pontos A legjobb kvázi-inerciarendszert használja Az űrgeodéziai technikák közül egyedüliként alkalmas a Föld forgási sebességének abszolút meghatározására A vonatkoztatási rendszere viszonylag stabil, mert a kozmológiai távolságokban levő aktív galaxismagoknak elhanyagolható (?) a sajátmozgása (vagyis a referenciapontok helyzete állandónak tekinthető) Az 1970-es évekig visszanyúló idősorok állnak rendelkezésre Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 6
A hosszú idősorok csodákra képesek Marik et al. 1989, Csillagászat (= Nagy Kék Könyv) Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 7
Szekuláris (évszázados) aberráció változása Aberráció a megfigyelő mozgása és a fény véges terjedési sebessége miatt lép fel A Tr. középpontja körüli gyorsuló mozgás Az évszázados aberráció változásának mértéke igen kicsi, de 6.4 ± 1.5 μas/év α = 263, δ = 20 Titov, Lambert & Gontier 2011, A&A 529, A91 Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 8
Titov, Lambert & Gontier 2011, A&A 529, A91 555 rádióforrás, ~7,3 millió mérés 1979 óta speciális adatfeldolgozás, lineáris sajátmozgás-illesztés Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 9
Az alappontok mégsem tökéletesek Az alappontként használt kvazárok (aktív galaxismagok) szerkezete a VLBI felbontása mellett már nem mindig pontszerű, és sokszor változó! 1928+723 (űr-vlbi, 1997-2001, D. Murphy) csak 1928+723 egy elrettentő (űr-vlbi, példa, 1997-2001, nem ICRF D. forrás! Murphy) csak egy példa, nem ICRF-forrás! További problémák: Légköri (troposzférikus) hullámterjedési modellek A referenciaforrások egyenetlen eloszlása az éggömbön A GNSS-hez képest költséges ezért nem elég sűrűn telepített földi infrastruktúra A mérési eredmények egyelőre viszonylag lassú elérhetősége Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 10
Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 11
relativisztikus plazmanyaláb (jet) központi fekete lyuk (~10 8-10 9 M Nap ) anyagbefogási korong Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 12
Jellegzetes mag-jet struktúrák (MOJAVE felmérés, 15 GHz, VLBA) Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 13
Az ICRF újradefiniálása 2009-ben megtörént (IERS / IVS / IAU munkacsoport) ICRF2 Fey et al. 2009, IERS Techn. Note 35 Végső cél: a VLBI2010 program igényeinek kielégítése (mm-es pontosság elérése a helyzetmeghatározásban) Módszer: olyan referencia-források kiválogatása, amelyeknek a legstabilabb a pozíciója, a legkompaktabb a rádiószerkezete (vagyis feltehetően a legkevesebb gondot okozzák) Megoldandó: elég fényesek legyenek, elég sűrűn és egyenletesen fedjék le az égboltot Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 14
ICRF2 dióhéjban 295 definiáló objektum (138 közös az ICRF1-gyel) + 992 rendszeresen megfigyelt forrásból álló lista összesen 3414 kompakt extragalaktikus rádióforrás a rendszer pontossága kb. 40 µas (~hatszoros javulás) a tengelyek stabilitása ~10 µas (~kétszeres javulás) a jelentős látszó sajátmozgást mutató, illetve a túl komplex rádiószerkezetet mutató objektumokat kidobták, nem használták a definícióhoz Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 15
Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 16
Van-e köze a pozíció stabilitásának a nagyfelbontású rádiószerkezethez? Joggal (?) feltételezhetjük, hogy igen Ezt a kérdést eddig még inkább csak egy-egy konkrét kvazár esetén vizsgálták, nagyobb mintán, statisztikai megközelítéssel nem A mi módszerünk: hasonlítsuk össze a rádió jet szerkezetére jellemző irányt és a koordináta-változások irányát (ez utóbbira lineáris illesztést alkalmazva) Található-e valamiféle korreláció a két irány között? Minta: Piner et al. 2007, AJ 133, 2357 (ICRF források VLBI rádiószekezetének modellezése) Lambert et al. Párizsi Obszervatórium (VLBI koordináta-idősorok) [ugyanazok az adatok, amiket a szekuláris aberráció változásának kimutatására használtak] Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 17
A Cikk Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 18
A feldolgozott VLBI térképek által lefedett időszak (Piner et al. 2007) Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 19
Egy másik, extrém példa: OJ 287 84º 13º Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 20
kettős fekete lyuk rádiójet precesszió még így is egészen jó, hogy csupán 4-5 év adatait használjuk a jet irányának becsléséhez Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 21
Lee et al. 2008, AJ 136, 159 mm-vlbi térkép (86 GHz) épp 10-szer jobb felbontás (csak sajnos nem a jó irányban) valójában az ~1-10 mas szögskálán látható szerkezet irányát hasonlítjuk össze a ~0,01-0,1 mas/év sajátmozgás irányával a jet látszólagos iránya nem feltétlenül lineáris Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 22
Irányszögek eltérése a teljes mintában 62 olyan AGN, amelyre VLBI jet modellek és szignifikáns sajátmozgásadatok egyaránt elérhetők A jet irányának és a sajátmozgás irányának eltérési szöge (modulo 90º) a minta (62 objektum) szimuláció (1000 hasonló, véletlenszerű minta átlaga) Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 23
Összefoglalás A rádió-interferométeres (VLBI) módszerrel fenntartott égi vonatkoztatási rendszer (ICRF) jelenleg a legpontosabb ugyan, de lehet (kell) még javítani rajta (ld. Gaia) A referenciának használt objektumoknak látszó sajátmozgásuk van (jellemzően ~10 µas/év nagyságrendben) A sajátmozgások ma már jól mérhetők (lassan a nem lineáris effektusokat is lehet vizsgálni); még a szekuláris aberráció változásának kimutatására is alkalmasak az adatsorok! A legkevésbé jól modellezhető hibaforrás a referenciaként használt kvazárok nagyfelbontású rádiószerkezete, illetve annak időbeli változása Egy nagyobb (62 elemű) minta alapján a pozíciós változások iránya általában összhangban van a mas-skálájú rádiószerkezetre jellemző iránnyal, de vannak kivételek Hogyan mozognak a legjobb égi referenciapontok? 24 / 24