Astrometria

La astrometría es una rama de la astronomía que se ocupa de la medición precisa de las posiciones y movimientos de las estrellas y otros cuerpos celestes . Proporciona la cinemática y el origen físico del Sistema Solar y de esta galaxia , la Vía Láctea .

La historia de la astrometría está ligada a la historia de los catálogos de estrellas , que proporcionaban a los astrónomos puntos de referencia para los objetos del cielo y así podían seguir sus movimientos. Esto se remonta al antiguo astrónomo griego Hiparco , quien alrededor del año 190 a. C. utilizó el catálogo de sus predecesores Timocaris y Aristílo para descubrir la precesión de la Tierra . Al hacerlo, también desarrolló la escala de brillo que todavía se utiliza en la actualidad. ^[1] Hiparco compiló un catálogo con al menos 850 estrellas y sus posiciones. ^[2] El sucesor de Hiparco, Ptolomeo , incluyó un catálogo de 1.022 estrellas en su obra Almagesto , dando su ubicación, coordenadas y brillo. ^[3]

En el siglo X, el astrónomo iraní Abd al-Rahman al-Sufi realizó observaciones sobre las estrellas y describió sus posiciones, magnitudes y color de las estrellas ; además, proporcionó dibujos para cada constelación, que se representan en su Libro de las estrellas fijas . El matemático egipcio Ibn Yunus observó más de 10.000 entradas para la posición del Sol durante muchos años utilizando un gran astrolabio con un diámetro de casi 1,4 metros. Sus observaciones sobre los eclipses todavía se utilizaron siglos después en las investigaciones del astrónomo canadiense-estadounidense Simon Newcomb sobre el movimiento de la Luna, mientras que sus otras observaciones de los movimientos de los planetas Júpiter y Saturno inspiraron la Oblicuidad de la eclíptica y las Desigualdades de Júpiter y Saturno del erudito francés Laplace . ^[4] En el siglo XV, el astrónomo timúrida Ulugh Beg compiló el Zij-i-Sultani , en el que catalogó 1.019 estrellas. Al igual que los catálogos anteriores de Hiparco y Ptolomeo, se estima que el catálogo de Ulugh Beg tenía una precisión de aproximadamente 20 minutos de arco . ^[5]

En el siglo XVI, el astrónomo danés Tycho Brahe utilizó instrumentos mejorados, incluidos grandes instrumentos murales , para medir las posiciones de las estrellas con mayor precisión que antes, con una precisión de 15 a 35 segundos de arco . ^[6] El erudito otomano Taqi al-Din midió la ascensión recta de las estrellas en el Observatorio de Constantinopla de Taqi ad-Din utilizando el "reloj de observación" que inventó. ^[7] Cuando los telescopios se volvieron comunes, los círculos de ajuste aceleraron las mediciones.

El astrónomo inglés James Bradley intentó medir por primera vez las paralajes estelares en 1729. El movimiento estelar resultó demasiado insignificante para su telescopio , pero en su lugar descubrió la aberración de la luz y la nutación del eje de la Tierra. Su catalogación de 3222 estrellas fue refinada en 1807 por el astrónomo alemán Friedrich Bessel , el padre de la astrometría moderna. Hizo la primera medición de la paralaje estelar: 0,3 segundos de arco para la estrella binaria 61 Cygni . En 1872, el astrónomo británico William Huggins utilizó la espectroscopia para medir la velocidad radial de varias estrellas prominentes, incluida Sirio . ^[8]

Al ser muy difícil de medir, a finales del siglo XIX sólo se habían obtenido unas 60 paralajes estelares, en su mayoría mediante el uso del micrómetro filar . Los astrógrafos que utilizaban placas fotográficas astronómicas aceleraron el proceso a principios del siglo XX. Las máquinas de medición de placas automatizadas ^[9] y la tecnología informática más sofisticada de la década de 1960 permitieron una compilación más eficiente de catálogos de estrellas . El proyecto Carte du Ciel , iniciado a finales del siglo XIX, para mejorar el mapeo de estrellas no pudo terminarse, pero convirtió la fotografía en una técnica común para la astrometría. ^[10] En la década de 1980, los dispositivos acoplados a carga (CCD) reemplazaron a las placas fotográficas y redujeron las incertidumbres ópticas a un milisegundo de arco. Esta tecnología hizo que la astrometría fuera menos costosa, abriendo el campo a un público amateur. ^{[ cita requerida ]}

En 1989, el satélite Hipparcos de la Agencia Espacial Europea puso en órbita la astrometría, donde podría verse menos afectada por las fuerzas mecánicas de la Tierra y las distorsiones ópticas de su atmósfera. En funcionamiento desde 1989 hasta 1993, Hipparcos midió ángulos grandes y pequeños en el cielo con mucha mayor precisión que cualquier telescopio óptico anterior. Durante sus 4 años de funcionamiento, se determinaron las posiciones, paralajes y movimientos propios de 118.218 estrellas con un grado de precisión sin precedentes. Un nuevo " catálogo Tycho " reunió una base de datos de 1.058.332 estrellas con un margen de error de 20-30 mas (milisegundos de arco). Se compilaron catálogos adicionales para las 23.882 estrellas dobles y múltiples y las 11.597 estrellas variables también analizadas durante la misión Hipparcos. ^[11] En 2013, se lanzó el satélite Gaia y mejoró la precisión de Hipparcos . ^[12] La precisión se mejoró en un factor de 100 y permitió el mapeo de mil millones de estrellas. ^[13] Hoy en día, el catálogo más utilizado es USNO-B1.0 , un catálogo de todo el cielo que rastrea los movimientos propios, las posiciones, las magnitudes y otras características de más de mil millones de objetos estelares. Durante los últimos 50 años, se utilizaron 7.435 placas de cámara Schmidt para completar varios estudios del cielo que hacen que los datos en USNO-B1.0 sean precisos hasta 0,2 segundos de arco. ^[14]

Además de la función fundamental de proporcionar a los astrónomos un marco de referencia para informar sobre sus observaciones, la astrometría también es fundamental para campos como la mecánica celeste , la dinámica estelar y la astronomía galáctica . En la astronomía observacional , las técnicas astrométricas ayudan a identificar objetos estelares por sus movimientos únicos. Es fundamental para mantener el tiempo , ya que el UTC es esencialmente el tiempo atómico sincronizado con la rotación de la Tierra por medio de observaciones astronómicas exactas. La astrometría es un paso importante en la escalera de distancias cósmicas porque establece estimaciones de distancia de paralaje para las estrellas en la Vía Láctea .

La astrometría también se ha utilizado para apoyar las afirmaciones de detección de planetas extrasolares midiendo el desplazamiento que los planetas propuestos causan en la posición aparente de su estrella madre en el cielo, debido a su órbita mutua alrededor del centro de masa del sistema. La astrometría es más precisa en misiones espaciales que no se ven afectadas por los efectos distorsionadores de la atmósfera terrestre. ^[15] La Misión de Interferometría Espacial planificada por la NASA ( SIM PlanetQuest ) (ahora cancelada) debía utilizar técnicas astrométricas para detectar planetas terrestres que orbitaran alrededor de 200 de las estrellas de tipo solar más cercanas. La Misión Gaia de la Agencia Espacial Europea , lanzada en 2013, aplica técnicas astrométricas en su censo estelar. Además de la detección de exoplanetas, ^[16] también se puede utilizar para determinar su masa. ^[17]

Los astrofísicos utilizan las mediciones astrométricas para limitar ciertos modelos de mecánica celeste . Al medir las velocidades de los púlsares , es posible poner un límite a la asimetría de las explosiones de supernovas . Además, los resultados astrométricos se utilizan para determinar la distribución de la materia oscura en la galaxia.

Los astrónomos utilizan técnicas astrométricas para el seguimiento de objetos cercanos a la Tierra . La astrometría es responsable de la detección de muchos objetos del Sistema Solar que rompen récords. Para encontrar estos objetos astrométricamente, los astrónomos utilizan telescopios para inspeccionar el cielo y cámaras de gran superficie para tomar fotografías a varios intervalos determinados. Al estudiar estas imágenes, pueden detectar objetos del Sistema Solar por sus movimientos en relación con las estrellas de fondo, que permanecen fijas. Una vez que se observa un movimiento por unidad de tiempo, los astrónomos compensan la paralaje causada por el movimiento de la Tierra durante este tiempo y se calcula la distancia heliocéntrica a este objeto. Usando esta distancia y otras fotografías, se puede obtener más información sobre el objeto, incluidos sus elementos orbitales . ^[18] La prevención del impacto de asteroides es uno de los propósitos.

Quaoar y Sedna son dos planetas enanos transneptunianos descubiertos de esta manera por Michael E. Brown y otros en Caltech utilizando el telescopio Samuel Oschin de 48 pulgadas (1,2 m) del Observatorio Palomar y la cámara CCD de área grande Palomar-Quest. La capacidad de los astrónomos para rastrear las posiciones y movimientos de estos cuerpos celestes es crucial para la comprensión del Sistema Solar y su pasado, presente y futuro interrelacionados con otros en el Universo. ^{[19] [20]}

Un aspecto fundamental de la astrometría es la corrección de errores. Diversos factores introducen errores en la medición de las posiciones estelares, incluidas las condiciones atmosféricas, las imperfecciones de los instrumentos y los errores del observador o de los instrumentos de medición. Muchos de estos errores se pueden reducir mediante diversas técnicas, como mejoras en los instrumentos y compensaciones de los datos. Los resultados se analizan luego utilizando métodos estadísticos para calcular estimaciones de los datos y rangos de error. ^[21]

• XParallax viu (Aplicación gratuita para Windows)
• Astrometrica (Aplicación para Windows)
• Astrometry.net (Astrometría a ciegas en línea)

• Kovalevsky, Jean; Seidelman, P. Kenneth (2004). Fundamentos de astrometría . Cambridge University Press. ISBN 0-521-64216-7.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Astrometría .

• Guía del MPC para la astrometría de cuerpos menores
• Departamento de Astrometría del Observatorio Naval de los Estados Unidos
  • Catálogo astrométrico de USNO y productos relacionados Archivado el 26 de agosto de 2015 en Wayback Machine.
• "Salón de la Astrometría de Precisión". Departamento de Astronomía de la Universidad de Virginia. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2006. Consultado el 10 de agosto de 2006 .
• Biblioteca de astrometría de alta precisión SuperNOVAS para C/C++.
• Descubren un cuerpo parecido a un planeta en los límites de nuestro sistema solar (15 de marzo de 2004)
• Página de inicio de Mike Brown en Caltech
• Artículo científico que describe el descubrimiento de Sedna
• La misión de astrometría espacial Hipparcos — en la ESA