Gaia Data Release 1 Documentation release 0

1.3.4
Processing configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
1.4
Release properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
1.4.1
Statistical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
1.4.2
Completeness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
1.4.3
Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
II
Gaia data processing
69
2
Astrometric and photometric pre-processing
70
2.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
2.1.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
2.2
Properties of the input data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
2.2.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
2.2.2
The raw science telemetry data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
2.2.3
The Initial Gaia Source List (IGSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
2.2.4
The Gaia Ecliptic Poles Catalogue (GEPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
2.2.5
The Attitude Star Catalogue (ASC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
2.3
Calibration models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
2.3.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
92
2.3.2
Early PSF
/LSF model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
2.3.3
Astrophysical background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
2.3.4
CCD cosmetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
99
2.3.5
CCD bias and bias non-uniformity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.4
Processing steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.2
Daily and cyclic processing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.4.3
Raw data reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2

---

2.4.4
Basic angle variation determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
2.4.5
On-ground attitude reconstruction (OGA1 & 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
2.4.6
Bias and astrophysical background determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.7
Spectro-Photometric Image Parameters determination
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.8
Astrometric Image Parameters determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2.4.9
Crossmatch (XM) processing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.5
Quality assessment and validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
2.5.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
2.5.2
Monitoring of daily pre-processing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
2.5.3
Monitoring of cyclic pre-processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
3
Astrometry
146
3.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
3.1.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
3.1.2
Conventions, notations, nomenclature, and definitions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
3.1.3
Reference systems and time scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.1.4
Standard model of stellar motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
3.1.5
Relativistic model
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
3.1.6
Time scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
3.1.7
Transformations of astrometric data and error propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
3.1.8
Fundamental constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
3.2
Properties of the input data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
3.2.1
Solar-system data and planetary ephemerides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
3.2.2
Ground Based Optical Tracking (GBOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
3.2.3
The Gaia orbit
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
3.2.4
The Initial Gaia Quasar Catalogue (IGQC)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
3.2.5
BAM data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
3

---

3.3
Calibration models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
3.3.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
3.3.2
Aligning the Gaia reference frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
3.3.3
Astrometric source model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
3.3.4
Attitude model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
3.3.5
Geometric instrument model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
3.3.6
Global parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
3.3.7
Extended PSF
/LSF model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
3.4
Processing steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
3.4.1
AGIS pre-processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
3.4.2
Primary source processing (AGIS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
3.4.3
Secondary source processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
3.4.4
AGIS post-processing
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
3.4.5
Iteration strategy and convergence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.4.6
AGIS-PhotPipe-IDU loop processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
3.5
Quality assessment and validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
3.5.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
3.5.2
Properties of the astrometric data
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.5.3
Source verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.5.4
Attitude verification
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
3.5.5
Geometric calibration verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
3.5.6
Comparisons of alternative solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
3.5.7
Correlations in the Gaia data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
3.5.8
Comparisons with space-based astrometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
3.5.9
Comparisons with ground-based astrometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
3.5.10 Astronomical checks of the data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
4

---