Une nouvelle réduction des anciennes observations de Phoebe et amélioration de son orbite

A new reduction of the old observations of Phoebe and the orbit update

• Auteur / Autrice : Shanna Li
• Direction : Jean-Eudes Arlot, Zheng-Hong Tang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 23/09/2016
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE) en cotutelle avec Shanghai Astronomical Observatory
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Paris ; 2000-....) - Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides / IMCCE
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Souchay
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Eudes Arlot, Zheng-Hong Tang, Yan-Ning Fu, Christine Ducourant, Qing-Yu Peng, Kai-Xian Shen, Alain Vienne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yan-Ning Fu, Christine Ducourant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éphémérides (astronomie)

Astrométrie

Saturne (planète) -- Satellites

Mots clés libres

Anciennes observations

Éphéméride

Astrométrie

Old observations

Ephemeris

Astrometry

Résumé

Dans cette thèse, la recherche se concentre sur le re-calibrage des observations historiques de Phoebe, le 9ème satellite de Saturne, et l'amélioration de son orbite sur la base des données re-calibrés. La précision de calcul de l'orbite dépend de la qualité du modèle théorique (erreur interne) et de la précision des observations utilisées pour ajuster le modèle (erreur externe). Phoebe est loin de sa planète et des satellites majeurs. Le modèle théorique n'est pas très compliqué et l'erreur interne est bien connu et généralement bonne. Toutefois, l'erreur externe est en général inconnue et est la principale cause de l'erreur globale. Comme la luminosité de Phoebe est faible (Vmag = 16,5), il n'y a pas beaucoup d'observations faites dans le temps passé. La précision de son orbite n'est pas aussi bonne que celles des autres grands satellites de Saturne. Un modèle plus adéquat du mouvement du satellite devrait être construit non seulement sur la base des observations de haute-précision, mais aussi sur des données couvrant une période aussi longue que possible. Les observations de Phoebe sur plus de cent ans ont été calibré avec différents catalogues. Il y a quelques incohérences dans les données d'observation obtenues à partir de différents auteurs à différentes époques. De nombreuses observations ont été publiées dans différents formats; elles ne peuvent pas être utilisées directement pour ajuster le modèle dynamique; elles doivent être converties dans un format de données unifié et être corrigées pour des erreurs systématiques, avec les dernières constantes astronomiques dans le système de référence. Les premières observations de Phoebe ont une mauvaise précision et ne collent pas bien aux modèles. A cette époque, les catalogues utilisés ne contenaient pas assez d'étoiles avec une précision suffisante, donc il n'y avait pas beaucoup de étoiles du catalogue sur la plaque. En raison de la précision insatisfaisante des catalogues à l'époque, les positions des étoiles de référence ne sont pas très précises. Cela influe sur la position de Phoebe. Dans le présent travail, nous introduisons une méthode permettant, même si nous ne disposons pas des vraies plaques, de réduire les positions des satellites naturels avec des catalogues astrométriques modernes, tels que UCAC ou GAIA dans le futur. Après la re-calibration des données d'observation historiques, la réduction des observations a été effectuée et la nouvelle éphéméride de Phoebe on a été dérivée. La représentation synthétique au mouvement orbital de Phoebe à partir des éphémérides a été réalisée.

In this thesis, the research focuses on the recalibration of historical observations of Phoebe, the 9th satellite of Saturn, and its orbit improvement based on the re-calibrated data. The accuracy of orbit predictions depends on the theoretical model's quality (internal error) and on the quantity and accuracy of the observations used to fit the model (external error). Phoebe is far away from its planet and other major satellites, so that the theoretical model is not very complicated and the internal error is well known and generally good. However, the external error is generally unknown and is the main cause of the global error. Since the brightness of Phoebe is faint (Vmag=16.5), not so many observations have been made in the past time. The accuracy of its ephemeris is not as good as those of other major satellites of Saturn. A most adequate model of satellite motion should be built not only based on high-accurate recent observations but also on data over a period of time as long as possible. The observations of Phoebe over one hundred years have been calibrated with different catalogs. There are some inconsistencies in observational data obtained from different authors at different epochs. Many observations have been published in different formats; they cannot be used directly to fit the dynamical model, should be re-input into unified data format, and be corrected for systematic differences, with the latest astronomical constants and reference frame. The earliest observations of Phoebe have bad accuracy and not fit the models very well. At that time, the catalogues they used did not contain enough stars with a precise accuracy, so there were not many catalogue stars on the plate. Because of the unsatisfactory precision of the old catalogues at the epoch, the positions of the reference stars were not very precise. This brings today inaccuracy on the position of Phoebe. In the present work, we introduce a method, even if we do not have real plates, to reduce the positions of the natural satellites with modern astrometric catalogues, such as UCAC or GAIA in the future. After the re-calibration of historical observation data, reduction of observations has been completed and the new ephemeris Phoebe was derived. Then the synthetic representation of Phoebe's orbital motion from the ephemeris was provided.