劉牛

(南京大學天文與空間科學學院南京210023;巴黎天文臺SYRTE實驗室巴黎75014)

天體測量學的核心任務之一就是建立一個高精度天文參考系，以便利用這樣的慣性參照系來描述天體的位置和運動、研究銀河系的運動學特征及對同一天體在不同波段的對應體進行位置認證和比較.當前的天文參考系是參照銀河系外天體(主要是活動星系核)的位置來定義的，稱為國際天球參考系(ICRS).在實測上，與之相對應的基本星表為國際天球參考架(ICRF)，它由甚長基線干涉測量(VLBI)技術(shù)在S/X、K和X/Ka波段的觀測資料解算而得，位置精度達到數(shù)十微角秒(μas)水平.另一方面，Gaia衛(wèi)星的觀測也將在光學波段建立類似精度的光學參考架(Gaia-CRF).ICRF與Gaia-CRF的連接成為天體測量領(lǐng)域需要解決的重大問題之一，這要求對ICRF與Gaia-CRF參考架特性進行細致深入的分析.

首先，分析了ICRF的整體特性.VLBI星表的內(nèi)部符合精度估計值在10μas和40μas之間，依賴于射電源的觀測次數(shù).這一結(jié)果一方面驗證了ICRF3星表給出的位置噪聲水平，也說明了VLBI技術(shù)在天體測量方面的潛力.利用Gaia的河外源位置為參考，分析了歷代ICRF星表的外部符合精度，指出ICRF3 X/Ka波段參考架存在約200μas的系統(tǒng)誤差.最后，發(fā)明了一種評估射電源全天分布均勻性的量化指標并改進了ICRF定義源篩選策略，結(jié)果表明相較于ICRF2而言，這一方法能將ICRF軸指向穩(wěn)定性提高2至3倍.這些工作很好地解釋并補充了國際上ICRF3工作組的相關(guān)結(jié)果.

其次，研究Gaia-CRF的參考架性質(zhì).使用了相對于依巴谷參考架的全局旋轉(zhuǎn)和結(jié)合銀河系動力學分析兩種方法來評估Gaia-CRF1的慣性水平，指出Gaia-CRF1可能存在約0.3mas·yr-1的剩余旋轉(zhuǎn).對于Gaia-CRF2，研究了其系統(tǒng)精度與河外源樣本極限星等的依賴關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Gaia-CRF2的整體精度幾乎不受星等差的影響.這一結(jié)果可作為未來ICRF與Gaia-CRF連接源選擇的參考.

活動星系核的光學-射電位置差是影響參考架連接精度的重要因素之一.本文首次將光學-射電位置差研究延伸到K和Ka波段，并研究其與河外源性質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn):光學-射電位置差與星等的相關(guān)性是由于星等差而非真實的物理原因造成的，因此在前人工作中被忽略的暗源也有可能作為ICRF與Gaia-CRF連接源.此外，本文提出了一種新的參考架連接方法，即在Gaia-CRF2框架下重新處理VLBI的歷史觀測資料.先期結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用Gaia-CRF2來替代ICRF3尚不足以顯著提高VLBI產(chǎn)品的精度，但未來在Gaia-CRF參考架精度進一步提高后，此方法仍值得進一步檢驗.

本文的研究，一方面指出了ICRF與Gaia-CRF參考架中可能存在的種種問題，另一方面也為將來光學與射電參考架連接提供了第一手的參考資料.