Martine Feissel-Vernier
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Pulsars et systèmes de référence Martine Feissel-Vernier Département Systèmes de Référence Temps et Espace (SYRTE) Observatoire de Paris -Systèmes et repères de référence Conception(s), réalisation(s), validation(s) -Référentiels célestes VLBI astro-géodésique, astrométrie spatiale, syst. solaire -Référentiels globaux espace-temps -Liaison des référentiels dynamiques et géométriques Pulsars en chronométrie et en astrométrie Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 1 Systèmes et repères de référence: l’amont >> Concept => Système de référence idéal Un système de référence permettant l’application des lois de la physique >> Sélection d’une structure naturelle de support Planètes, étoiles, quasars, stations terrestres, pulsation, … >> Modélisation de la structure => Système conventionnel Mouvements propres, mécanique céleste, physique quantique, géophysique locale et globale, … >> Réalisation primaire => Repère de référence conventionnel Coordonnées des structures de support déduites d’un modèle donné Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 2 Référentiels d’espace-temps et Relativité TCB Temps Coordonnée Barycentrique Système solaire 15 10-9 TCG Temps: 15 ns/sSurface terrestre: 10 cm en radial Temps Coordonnée Géocentrique Centre de gravité de la Terre 0,7 10-9 TT Temps: 0,7 ns/s Surface terrestre: 5 mm en radial Temps Terrestre ~TAI, UTC Surface de la Terre (géoïde) Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 3 Systèmes et repères de référence: l’aval >> Réalisations secondaires, densifications Coordonnées cohérentes avec le modèle conventionnel pour des structures physiques plus étendues, denses, accessibles,… >> Maintenance Réobservation, nouveaux objets primaires, … >> Rattachements entre réalisations Céleste: géométrique/dynamique Terrestre: réseaux globaux indépendants, terrestre-céleste Temps: échelles de temps indépendantes >> Mise à disposition Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 4 La base observationnelle VLBI du référentiel extragalactique Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 5 Référentiel céleste extragalactique Technique d’observation: VLBI astro-géodésique 1500 objets extragalactiques, dont ~250 « primaires » Les 360 objets les plus observés Stabilité des objets (positions annuelles) Stabilité des axes: +/- 0.01 mas @ 1 an Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 6 Exemples de déplacement apparent de radio sources Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 7 Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 8 Référentiels célestes géométriques Galactiques < 1988: FK5 – astrométrie optique au sol 1500 étoiles Rattachement à l’ICRF: +/- 20 mas @ 2000.0 1992 +: Hipparcos - astrométrie optique spatiale 105 étoiles, quelques objets extragalactiques Rattachement à l’ICRF: +/- 0,6 mas @ 1992.5 +/- 0,25 mas/an Extragalactiques 1995 +: ICRF – radio-astrométrie au sol 1500 objets extragalactiques, dont ~250 très stables Précision de définition: +/- 10 mas 2011 + : GAIA - astrométrie optique spatiale 104 objets extragalactiques Exactitude de définition: +/- 0,5 mas Rattachement à l’ICRF (250 objets): +/- 10 mas Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 9 Référentiels célestes dynamiques Modélisation des mouvements dans le système solaire Loi fondamentale sous-tendant le concept: Relativité Générale Structure naturelle de support: les objets du Système Solaire Modélisation de la structure via la mécanique céleste Modèle conventionnel: masses, distances, … Réalisation: éphémérides Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 10 Référentiels globaux espace-temps - Observations: programmes et services internationaux Télémétrie par Laser sur Lune et satellites artificiels: LLR, SLR Méthodes radioélectriques: satellites ou astres: GPS, DORIS, VLBI Comparaisons d’horloges à distance - Référentiels de temps: TAI, UTC et les autres Ecart de échelles de temps locales à UTC - Référentiels terrestres: ITRF et les autres Jeu de coordonnées & vitesses des sites d’observation - Référentiels célestes: ICRF et les autres Jeu de coordonnées d’objets extragalactiques Ephémérides des satellites artificiels, planètes, etc - Applications Océanographie globale, niveau des mers Déformations de la Terre: dérive tectonique, manteau, noyau, graine Exploration du système solaire Aberration galactique (4 mas/an) Diffusion du temps universel UTC 11 Les réseaux d’observation colocalisés: SLR (*) DORIS (o) GPS (D) Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier VLBI (V) 12 Lien entre repères de référence terrestre et céleste: +/- 0,5 mas; +/- 0.05 mas/an Effet de l’instabilité du repère de référence céleste L’exemple de la nutation Effets: Instabilité du repère céleste: 70 mas Excitation atmosphérique: 20 mas Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 13 Liaison des référentiels dynamiques et géométriques Pulsars millisecondes en chronométrie et en astrométrie Référentiel céleste dynamique Chronométrie positionnement des pulsars relativement à l’orbite terrestre Référentiel céleste géométrique Radio-astrométrie relative positionnement des pulsars relativement aux quasars proches Astrométrie optique spatiale positionnement des pulsars dans le référentiel GAIA Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 14 Rattachement du référentiel céleste dynamique lié aux objets du système solaire au référentiel extragalactique ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Lien ICRF Méthode ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- DVLBI orbiteurs de planètes/extragalactique Very Large Array planètes/extragalactique +/- 50 mas +/- 50 mas Laser Lune via orientation de la Terre VLBI +/- 300 mas Pulsars milliseconde chronométrie + astrométrie +/- 30 mas ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Pulsars 16-17/01/2006 M. Feissel-Vernier 15
