Gaia Data Release 1 Documentation release 0

where
G
= p
Gal
q
Gal
A
G
p
ICRS
q
ICRS
(3.30)
is an orthogonal 2 × 2 matrix. Geometrically, G describes the local rotation from ICRS to galactic coordinates in
the tangent plane of the celestial sphere at the position of the source.
3.1.8
Fundamental constants
Author(s): Jos de Bruijne
The Gaia data processing makes use of a large number of constants and parameters. These vary from mathematical
constants, through constants of nature, to parameters describing the instrument (for instance the number of CCD
rows). To keep track of constants and parameters in a controlled way, all data processing software interfaces
to the Gaia Parameter Data Base (Section 1.2.5.2; Perryman et al. 2008). This data base is updated regularly
(under configuration control) and is based on industrial design documents and other sources of information. DR1
in particular uses IAU resolutions up to and including 2012, the 2010 version of the CODATA recommended
values of the fundamental physical constants (Mohr et al. 2012), and the INPOP10e solar-system ephemerides
(Section 3.2.1.1; Fienga et al. 2016, 2011).
3.2
Properties of the input data
Author(s): Uli Bastian
The various sorts of input data to the astrometric data processing were already listed in Section 3.1.1 and illustrated
in Figure 3.1. The present section describes them, item by item, in more detail.
3.2.1
Solar-system data and planetary ephemerides
Author(s): Francois Mignard
3.2.1.1
Background and requirements
The processing of the Gaia observations requires not only the knowledge of the position and velocity vectors of
the spacecraft with respect to the barycentre of the solar-system, which is computed bu DPAC from the geocen-
tric data provided regularly by ESOC from Gaia tracking. There are also several other important usages of the
ephemeris for example to compute the relativistic light deflection by the major planets to the utmost accuracy for
each observation. Likewise the identification and the processing of the observations of the minor planets requires
that a computed state vector (position and velocity vectors) should be available for all known asteroids. This is
derived by a numerical integration using initial conditions and the gravitational interaction with the Sun, the eight
major planets and the Moon. Therefore access to solar-system ephemeris was a requirement of the DPAC system,
with accuracy constraints and e
fficient access. To achieve full consistency thorough the processing it was also
important that a unique source of ephemeris should be used by the di
fferent DPAC groups, in particular for the
astrometric processing (single stars, multiple systems, solar-system objects) where the accuracy requirements are
161

---

Table 3.1: Main astronomical and physical constants (TCB) used in INPOP10e.
Symbol
Meaning
Value
Unit
EMRAT
Earth to Moon mass ratio
8.1300569999999990E
+01 –
AU
Astronomical Unit
1.4959787070000000E
+08 km
CLIGHT
Velocity of light in vacuum
2.9979245800000000E
+05 km s
−1
GM–Sun
Sun GM
1.3271244210789468E
+11 km
3
s
−2
GM–Mer
Mercury GM
2.2032080834196266E
+04 km
3
s
−2
GM–Ven
Venus GM
3.2485859679756965E
+05 km
3
s
−2
GM–EMB
Earth–Moon GM
4.0350325101102696E
+05 km
3
s
−2
GM–Mar
Mars GM
4.2828375886337897E
+04 km
3
s
−2
GM–Jup
Jupiter GM
1.2671276453465731E
+08 km
3
s
−2
GM–Sat
Saturn GM
3.7940585442640103E
+07 km
3
s
−2
GM–Ura
Uranus GM
5.7945490985393422E
+06 km
3
s
−2
GM–Nep
Neptune GM
6.8365271283644792E
+06 km
3
s
−2
R–Sun
Solar radius
6.9600001079161780E
+05 km
R–Earth
Earth radius
6.3781366988942700E
+03 km
R–Moon
Moon radius
1.7380000269480340E
+03 km
J2–Sun
Solar J2
1.8000000000000000E-07
–
J2–Earth
Earth J2
1.0826222418469980E-03
–
γ
PPN γ
1.0000000000000000E
+00 –
β
PPN β
1.0000000000000000E
+00 –
the most stringent. For specific analysis, relativistic tests and transits predictions, It was also desirable to have a
quick access to the ephemeris of the natural satellites bright enough to be seen by Gaia.
The DPAC decided at an early stage, actually even before DPAC was formally formed, that planetary ephemeris
will be obtained from IMCCE in Paris, and later on, INPOP (Int´egration Num´erique Plan´etaire de l’Observatoire
de Paris) with position and velocity vectors given in the BCRS with the TCB as independent time variable was
chosen. The access is uniform for all the DPAC Coordination Units through the CU1-provided GaiaTools library.
A TDB-compatible version is used at ESOC for the Gaia orbit tracking and modelling, so that there is a no risk of
systematic di
fferences that may have arisen from the use of a different ephemeris in the data processing and in the
orbit reconstruction.
The accuracy requirements for the Gaia ephemeris are very constraining for the Earth as any error in the Earth
ephemeris will propagate into a similar error in the reconstructed orbit of Gaia. Quantitatively the requirements
for Gaia were:
1. Velocity in the BCRS to 2.5 mm s
−1
for each component (1–σ error) and no systematic error over
the mission length larger than 1 mm s
−1
,
2. Position in the BCRS to 0.15 km over each component(1–σ error).
This implied that the BCRS ephemeris of the Earth is better that these requirements. With the exclusion of the
Earth, the velocity of the planets is not critical and could be taken in the 0.1 – 1 m s
−1
range. A good ephemeris of
the Moon is also required for dynamical modelling. It was known that for outer planets this accuracy could not be
guaranteed and DPAC expected to receive the state-of-the-art ephemeris in these cases with an estimation of the
external accuracy.
162

---