微角秒精度天文参考系研究

The key project is dedicated to several crucial problems about astronomical reference systems with an accuracy of micro-arcsecond level. Based on the best available theories of reference systems and the need of developments in scope of micro-arcsecond astrometry, this research project includes following aspects: (1) Precession-nutation models of the Earth in the Gaia celestial reference system; (2) aberration in proper motions for stars in our Galaxy and its impact on the Gaia celestial reference system; (3) Galactic constants and rotation curve which are closely related to the Galactic aberration effect and reference systems for future research. This project concentrates on certain critical problems on mirco-arcsecond astrometry and reference systems; it will improve significantly the research capability of our country in this field, and construct a research team with international competitiveness.

紧密结合国际上天文参考系基础理论和微角秒天体测量发展的需求，针对微角秒天文参考系中的若干重要问题，提出基于Gaia参考架的岁差-章动模型研究，Gaia参考系与恒星自行中的光行差效应研究，及与长期光行差效应密切相关的银河系常数和银河系旋转曲线精确测定等内容。项目紧密围绕微角秒天体测量和天文参考系中的几个核心问题开展研究，将能促进我国在天文参考系理论和应用领域里的研究实力，形成具有一定国际竞争力的研究团队。

项目申请立项正值Gaia发射升空之际（2013年12月19日）。由于Gaia天体测量对未来天文参考架乃至整个天文学都将产生重大影响。项目实施期间，历经了Gaia DR1（2016）、Gaia DR2（2018）以及ICRF3（2018）数据的正式发布，从而为开展微角秒精度水平的天文参考系研究提供了极好的机遇。为此本项目提出围绕Gaia参考架性质为核心的研究课题，以解决未来参考系研究中的几个重要问题，包括Gaia 参考系与岁差-章动模型的建立、Gaia 参考系与恒星自行中的光行差效应、银河系常数和银河系旋转曲线精确测定等内容。在Gaia性质研究方面，系统分析了Gaia DR1和DR2参考架的特征，比较分析发现当前的ICRF存在一系列重大缺陷，反映出现今VLBI观测和处理等方面的不足。基于近十多年太阳历表和地球模型的进展，对IAU2006黄道岁差和赤道岁差进行改进，从而优化了IAU2006岁差模型。在银河系光行差问题的研究中，除了探讨了该效应对Gaia恒星参考架影响的理论和方法之外，通过分析Gaia数十万颗河外源，发现目前Gaia观测所得到的银河系光行差在数值上与理论和VLBI观测差别甚大，这对未来微角秒精度水平参考架的构建将是一个重大问题，可能反映出目前分析方法上的问题或Gaia观测自身存在某些重大问题。在微角秒精度水平下，未来参考架的连接需要在理论和方法上有所突破，为此我们开展了相关的分析研究，提出一种新的连接思路，并系统研究了该方法的可行性、自洽性和精度分析，为未来参考架的建立提供了一种前瞻性的实施方案。随着项目中心课题研究的进展，本项目除了全面完成了预定研究内容之外，进一步在微角秒天体测量应用等重要研究领域取得了一些预期之外的进展。