El sistema de referencia celeste baricéntrico ( BCRS ) es un sistema de coordenadas utilizado en astrometría para especificar la ubicación y los movimientos de los objetos astronómicos. Fue creado en 2000 por la Unión Astronómica Internacional (UAI) para ser el sistema de referencia estándar global para objetos ubicados fuera de la vecindad gravitacional de la Tierra : [1] planetas, lunas y otros cuerpos del Sistema Solar, estrellas y otros objetos en la galaxia de la Vía Láctea y objetos extragalácticos.
El sistema de referencia celeste geocéntrico ( GCRS ), también creado por la IAU en 2000, es un sistema de coordenadas estándar similar utilizado para especificar la ubicación y los movimientos de objetos cercanos a la Tierra , como los satélites. [1]
Estos sistemas facilitan a los científicos e ingenieros la recopilación, el intercambio, la comparación y la conversión de mediciones precisas en todo el mundo, estableciendo estándares tanto de medición como de metodología y proporcionando un marco de operaciones coherente. El BCRS se centra en la astronomía: la exploración del Sistema Solar y el universo. El BCRS es el sistema que se utiliza actualmente para expresar datos posicionales en referencias astronómicas, como el catálogo de estrellas Hipparcos .
El GCRS se centra más en la navegación de los satélites terrestres y las aplicaciones geofísicas que respaldan. El funcionamiento adecuado del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) depende directamente de la precisión de las mediciones satelitales respaldadas por el GCRS. [2]
El BCRS fue diseñado para respaldar las mediciones de posición y movimiento de altísima precisión requeridas en astrometría. [1] Un factor crítico para lograr esa precisión radica en cómo se determinan y miden los efectos de la relatividad general . Ambos sistemas incorporan estándares que permiten la coherencia y la fácil comparabilidad de las coordenadas espaciotemporales resultantes entre las mediciones astrométricas tomadas en todo el mundo. Proporcionan un tensor métrico para establecer un marco de referencia coherente para las observaciones. El tensor logra coherencia en parte a través de su estandarización del punto de referencia para la gravedad.
El sistema geocéntrico es más simple, al ser más pequeño y estar compuesto por pocos objetos masivos: ese sistema de coordenadas define su centro como el centro de masa de la Tierra misma. Se puede pensar libremente que el sistema baricéntrico está centrado en el Sol, pero el Sistema Solar es más complicado. Incluso los planetas mucho más pequeños ejercen una fuerza gravitatoria sobre el Sol, lo que hace que cambie ligeramente de posición a medida que orbitan. Esos cambios son muy grandes en comparación con las precisiones de medición que se requieren para la astrometría. Por lo tanto, el BCRS define su centro de coordenadas como el centro de masa de todo el Sistema Solar, su baricentro . Este punto estable para la gravedad ayuda a minimizar los efectos relativistas de cualquier marco de referencia de observación dentro del Sistema Solar.
La orientación del sistema de coordenadas BCRS coincide con la del Sistema Internacional de Referencia Celeste (ICRS). Ambos están centrados en el baricentro del Sistema Solar, y ambos "apuntan" en la misma dirección. Es decir, sus ejes están alineados con el del Marco Internacional de Referencia Celeste (ICRF), que fue adoptado como estándar por la UAI dos años antes (1998). La motivación del ICRF es definir qué significa "dirección" en el espacio, fijando su orientación en relación con la esfera celeste , es decir, el fondo del espacio profundo. Hablando de manera informal, no se mueve en relación con las estrellas y las galaxias; no rota.
En la práctica, no es posible determinar una inmovilización perfecta de la dirección, pero podemos acercarnos mucho más de lo que nos es posible medir. Cuanto más distante está un objeto, menos parece moverse su dirección con respecto a nosotros ( efecto de paralaje ). Por tanto, el ICRF utiliza objetos muy distantes, muy fuera de nuestra galaxia, para establecer sus puntos de referencia direccionales. Los objetos elegidos también emiten longitudes de onda de radio , que están menos sujetas que otras longitudes de onda a ser oscurecidas por el gas celeste que tienen delante. El ICRF adopta coordenadas para 212 objetos definitorios, en su mayoría cuásares , fijando su orientación con respecto a ellos.
El marco de referencia celeste Hipparcos (HCRF) era similar al ICRF, pero anterior, utilizado en asociación con el satélite Hipparcos , que funcionó entre 1989 y 1993. Ese satélite tomó abundantes mediciones de paralaje estelar con precisiones que excedían todo lo disponible en ese momento, produciendo así un catálogo de estrellas que todavía se usa ampliamente en la actualidad. Aún no se ha completado un mapeo tan extenso basado en mejoras posteriores en la capacidad de medición. Con una precisión menor entonces, y en longitudes de onda ópticas , el ICRS y el BCRS también se pueden especificar utilizando el HCRF. Ese es el medio por el cual se puede utilizar el BCRS en relación con el catálogo de estrellas Hipparcos .
El BCRS y el GCRS también fueron diseñados para hacer posibles las transformaciones de sus coordenadas entre ellos y otros sistemas de referencia, aunque las conversiones no son en absoluto sencillas. Existen dos bibliotecas de software de algoritmos aprobados por la UAI para manipular y transformar entre el BCRS y otros sistemas de referencia: el sistema de Estándares de Astronomía Fundamental (SOFA) y las Subrutinas de Astrometría Vectorial del Observatorio Naval (NOVAS). [1]
La orientación de los ejes BCRS/ICRS también se alinea dentro de 0,02 segundos de arco del ecuador medio y el equinoccio de la Tierra para la época J2000.0 del Quinto Catálogo Fundamental (FK5) .
