上海天文臺提出方案 助力蓋亞衛星高效巡天

　　原標題：上海天文臺提出獨創方案 助力蓋亞衛星高效巡天

圖説：蓋亞衛星示意圖 來源／ESA（下同）

　　總計17億顆目標的天球位置、多於700萬顆目標的視向速度信息、50萬顆變星的光度曲線和分類信息……歐空局蓋亞（Gaia）空間天體測量衛星項目于北京時間4月25日18:00發佈的第二批科學數據，迅速引起了幾乎整個天文學界的關注。基於新發佈的數據，天文學家有望在銀河系和太陽系的結構、形成與演化、恒星物理乃至宇宙學和基本物理學等領域獲取突破性的結果。

　　作為參與蓋亞天體測量工作的亞洲唯一單位，中國科學院上海天文臺提出方案並編制了歸算軟體，利用獨創的同時性較差觀測的原理獨立校驗，基於蓋亞實測的數據解算衛星基本角的變化，與其它監測結果交叉比對，從而核實並獨立獲得基本角變化，為蓋亞最終的科學數據的修正提供重要的基準。

　　中科院上海天文臺齊朝祥研究員表示：“獨立於歐空局其它單位，我們提出一種方案，基於實測的天體數據，利用獨創的同時性較差觀測的原理獨立校驗，解算衛星基本角的變化，並與衛星攜帶的鐳射干涉監測系統的結果進行交叉對比，核實並獨立獲得衛星基本角變化的各種週期和振幅數據。而經核實的基本角變化數據是蓋亞數據分析處理中心對其最終科學數據進行修正的必備基準數據。” 目前，中科院上海天文臺已經將這套方案編製成相應的處理軟體，在位於意大利都靈的蓋亞天體測量數據處理中心運行，默默地為廣大數據用戶提供基準服務。這些工作也獲得了國內天體測量同行的認可和支持。

圖説：銀道坐標係下的蓋亞DR2源密度分佈圖（左）和蓋亞DR2的星等分佈圖（右）

　　在蓋亞的高效巡天路上，中科院上海天文臺一直貢獻著上海智慧。在蓋亞項目前期，雙方針對天體測量數據處理方法、模型和星表構建等內容就多次交流合作。“蓋亞衛星上攜帶了兩個望遠鏡，觀測過程中兩者指向的夾角（基本角）固定維持在106.5度，通過從兩個方向精確測量不同天區天體間的相對位置，可實現天體位置和距離的精確測量。” 齊朝祥介紹，“這一獨特設計的成敗與否，取決於基本角能否穩定住。根據設計，夾角的變化量不能超過4微角秒。”然而，2014年衛星觀測試運行期間，遇到了不小的挑戰。如果不解決超預期的基本角變化問題，整個項目將無法實現預期目標，工程將面臨失敗的風險。針對此問題，當時作為雙方共同培養的上海天文臺博士研究生廖石龍迎難而上，出色完成《Gaia短期天體測量數據的重建與分析》的博士論文。

　　齊朝祥表示，上海天文臺與歐洲多個天體測量機構均建立了友好務實的合作。在光學天體測量方面，上海臺與意大利都靈天文臺已有20多年合作，2015年曾合作編制併發表過一部絕對自行星表。“我們的合作其實並不是某一方提出想法另一方實施，近幾年的合作均是我們提出獨特想法，經雙發充分交流討論達成共識，進而協作實施。”

　　據了解，蓋亞衛星于2013年12月19日成功發射，和它的“前輩”依巴谷相比，蓋亞項目可將天體三維位置和切向速度測量精度提高了約100多倍，等效的角度測量精度達到10微角秒水準，如果把依巴谷的測量精度比作從地球能看到月球表面的宇航員高度，那麼蓋亞的測量精度就相當於從地球能看見月球表面的一枚硬幣尺寸。