An astrometric precision limitation study using an artificial far-stellar field experiment

Abstract

En astrometría, el límite de precisión de un instrumento que observa un cuerpo celeste es fundamental. Para estudiar este concepto, se ha empleado un esquema de experimento previamente diseñado en el que se compara la precisión astrométrica empírica con el límite teórico. Además, se sugiere una modificación del experimento. En primer lugar, se simuló un campo estelar lejano artificial. La localización de las fuentes luminosas puntuales se calculó utilizando cuatro algoritmos comúnmente mencionados en la literatura. El “límite inferior” se calculó utilizando fórmulas presentadas en estudios anteriores. Se realizó un análisis comparativo entre la precisión empírica y su límite teórico. La mejora propuesta para el experimento se implementó en una configuración para probar su rendimiento. La localización de la estrella se calculó mediante los algoritmos propuestos; su precisión empírica presentó valores cercanos al límite estimado. Se observó que la señal acumulada de un objeto domina al límite inferior en proporcionalidad inversa, en condiciones de bajo fondo. En cuanto a la mejora propuesta, los resultados no fueron satisfactorios debido a la baja reflectancia de la fotomáscara. Se investigó la relación entre la precisión empírica y su límite teórico. Se concluyó que la precisión máxima alcanzable puede estimarse utilizando información previa comúnmente disponible sobre el instrumento astronómico y el objeto celeste estudiado.

In astrometry, the precision limit of an instrument observing a celestial body is fundamental. To study this concept, a previously designed experiment scheme was employed comparing empirical astrometric precision to theoretical limit. Also, a modification is suggested for the experiment. First, an artificial far-stellar field was simulated. The location of point-like light sources were calculated using four algorithms commonly mentioned in the literature. The “Lower Bound” was calculated using formulas reported in previous studies. A comparative analysis was conducted between the empirical precision and its theoretical limit. The proposed improvement to the experiment was implemented in one setup to test its performance. The star location was computed through the proposed algorithms; its empirical precision presented values near the estimated limit. It was observed that the accumulated signal of an object dominates the Lower Bound in inverse proportionality, under low background conditions. Regarding the proposed improvement, the results were not satisfactory due to the low reflectance of the photo-mask. The relationship between empirical precision and its theoretical limit was investigated. It was concluded that the maximum attainable precision can be estimated by using commonly available prior information about the astronomical instrument and the celestial object under study.