Bevarande av mörka och radiotysta himlar
Introduktion
Att titta upp mot himlen och se stjärnbilder, stjärnfall och kometer är en roande aktivitet som för oss närmare vårt kosmiska hem. Astronomi är också mänsklighetens äldsta vetenskap och i tusentals år har människor använt stjärnor som vägvisare och tidmätare. Under de senaste decennierna har natthimlens kvalitet dock försämrats som ett resultat av mänsklig aktivitet från utsläpp och ljusföroreningar och från störande objekt på himlen som flygplan och satelliter i låga omloppsbanor.
Enligt en rapport från 2016 påverkar ljusföroreningar möjligheten för över 80 % av världens befolkning att se natthimlen. Den härliga synen av Vintergatan som sträcker sig över natthimlen håller snabbt på att bli ett minne blott, och flera generationer av människor har nu vuxit upp och aldrig sett natthimlens sanna skönhet. I dag kan en tredjedel av mänskligheten inte se Vintergatan på natten på grund av ljusföroreningar. Dessutom börjar nyuppskjutna satelliter också förorena vår vy av natthimlen och producerar artefakter i astronomiska bilder.
Vilka typer av föroreningar påverkar vår himmel, och vad gör ESO för att åtgärda dem?
Hoten mot vår himmel
Ljusföroreningar
Ljusföroreningar definieras vanligtvis som "artificiellt ljus som lyser där det varken önskas eller behövs". Detta resulterar i allt högre grad i att den mörka natthimlen blir ljusare, vilket gör det svårt att observera astronomiska objekt från områden med stark ljusförorening. Ljusföroreningar beror på ökande industrialisering och ineffektiv eller överdriven användning av ljuskällor i städer och andra områden. Källorna till ljusföroreningar inkluderar både inre och yttre belysning, med externa ljuskällor, såsom gatubelysning, spotlights och ljusa reklamskyltar, bidrar i högre grad till miljöpåverkan.
Professionella astronomer är en av de grupper för vilka effekterna av ljusföroreningar innebär utmaningar. Felaktigt ljus får himlen att lysa och gör det svårt för jordbaserade observatörer att se svaga objekt: ju ljusare himlen är, desto färre stjärnor kan ses från jorden. Detta har en betydande påverkan på avbildningen av natthimlen, särskilt för fotometriska tekniker (som mäter ljusstyrkan hos ljus från astronomiska objekt). Det beror på att det är svårt att skilja ljusföroreningar från de svaga ljuskällor som astronomer undersöker.
Ljusföroreningar påverkar också amatörastronomer, människor och djur. Ljus kan tränga in i sovrummen, distrahera förare och störa djurens naturliga kroppsklocka. 2017 års Nobelpris i fysiologi eller medicin tilldelades en grupp vars upptäckter visade att människokroppen kräver naturliga dagsljusrytmer och mörker på natten för att hålla sig frisk, och efterföljande studier har kopplat ökande ljusföroreningar till ökad andel av vissa cancerformer.
Djurlivet på både landsbygden och i städerna lider också av störningar på grund av ljusföroreningar . Flockar av flyttfåglar och dyngbaggar orienterar sig med hjälp av Vintergatan och desorienteras av ljusföroreningar. Dessutom bidrar ljusföroreningar till ett enormt energislöseri eftersom belysning kräver energi för både produktion och användning. Till exempel visade en studie från 2012 att en liten stad i Italien spenderade 60 % av sin energiförbrukning enbart på gatubelysning. Att minska överflödig belysning kan därför bidra till att minska vårt koldioxidavtryck.
För att komma runt problemet med ljusföroreningar placerar astronomerna sina teleskop långt från städer i avlägsna mörka himmelsområden som ESO:s Paranalobservatorium i Chiles Atacamaöken. Men även på sådana avlägsna platser är den orörda mörka himlen alltmer utsatt för ljusföroreningar på grund av den urbana tillväxten av städer nära observatorierna.
Satelliter i låg omloppsbana
Ett nytt hot har vuxit fram i kampen för att skydda vår upplevelse av natthimlen: det stora antalet satelliter som introduceras i låga jordbanor. Så många som 100 000 satelliter kan komma att placeras i dessa omloppsbanor av företag som SpaceX, Amazon och OneWeb under det kommande decenniet. Även om de är viktiga för globala kommunikationsnätverk kan dessa satelliter påverka astronomin på grund av deras stora antal, deras ljusstyrka på himlen och deras radiokommunikationer. När den är upplyst av solljus kan en satellit se ut som en lysande prick på himlen, nästan som ett avlägset flygplan. På grund av det stora antalet satelliter och den solstrålning de reflekterar, kan de avsevärt störa mätningar från jordbaserade observatorier, särskilt under skymning och gryning.
Observationer från teleskop i låg omloppsbana runt jorden, som NASA/ESA rymdteleskop Hubble, kan också påverkas av satelliter som korsar deras synfält. Teleskopen själva kan också skadas (eller till och med förstöras) i kollisioner med andra satelliter eller rymdskräp, en fara som illustreras i filmen Gravity från 2013 , där Hubbleteleskopet kolliderar med rymdskräp .
Ett ökande antal satelliter kommer att kunna störa alla observatorier. Detta kommer att ha en märkbar effekt särskilt på vidvinkelbilder tagna under gryning och skymning.
Dessa satelliter påverkar också radioastronomin. De utgör hundratals radiosändare ovanför observatoriets horisont, vilket kommer att påverka de mätningar som görs av våra mycket känsliga radioteleskop, som APEX eller ALMA, där ESO är en partner. (Detaljerade studier för att kvantifiera effekterna av satellitkonstellationer på ALMA och APEX utförs men har avslutats ännu.)
ESO är aktivt involverat i forskning för att studera potentiella effekter av nya satellitkonstellationer. År 2020 beskrev en ESO-studie effekterna av nya satellitkonstellationer på jordbaserade observationer av rymden i optiskt och nära infrarött. Studien visade att teleskop som ESO:s Very Large Telescope (VLT) och det kommande Extremely Large Telescope (ELT), båda i Chiles Atacamaöken, kommer att påverkas "måttligt" av dessa satelliter. En nyare studie , som utökade den tidigare analysen och publicerades 2022, förfinade dessa resultat.
Effekten är tydligare vid långa exponeringar, varav upp till 3 % kan förstöras under skymningen. Studien fann också att den största effekten av nya satellitkonstellationer kommer att vara på vidvinkelobservationer gjorda av teleskop som US National Science Foundations Vera C. Rubin Observatory (inte en ESO-anläggning), där upp till 30-50 % av observationerna under gryning och skymning kommer att "påverkas allvarligt".
ESO:s uppdrag att skydda vår mörka himmel
ESO har varit aktivt involverat i kampanjen för att bevara en mörk och tyst himmel och deltar i många projekt för att minska mängden föroreningar till följd av felaktigt ljus, satellitkonstellationer och flygplan. Ovanför ESO:s Paranalobservatorium gäller till exempel flygbegränsningar så att flygplan aldrig når högre än en viss höjd på himlen sett från teleskopen.
Genom en kommitté där ESO och Chiles regering ingår finansierar ESO flera regionala och nationella initiativ för att öka medvetenheten om ljusföroreningar bland allmänheten. Ännu viktigare är att ESO och dess partnerobservatorier sponsrar och finansierar Office for the Protection of the Sky Quality in Northern Chile (OPCC), vars uppdrag är att skydda natthimlen i regionerna Antofagasta, Atacama och Coquimbo från ljusföroreningar. OPCC samarbetar med astronomiska organisationer och de chilenska myndigheterna för att hitta praktiska lösningar på hotet mot den allt ljusare himlen. Dessa lösningar sträcker sig från rådgivning till lokalbefolkningen om ljusdesign till införandet av nya belysningsstandarder.
ESO har tydligt varnat för farorna med satellitkonstellationer för markbaserade astronomiska observatorier. ESO-forskare och policyexperter ingick i Dark and Quiet Skies Working Group, ett internationellt samarbete som leds av International Astronomical Union (IAU), som sammanfattade sina slutsatser om skydd av mörk och tyst himmel i två rapporter, publicerade 2020 och 2021 .
I samarbete med IAU och andra partnerorganisationer har ESO också gått vidare med att göra en petition till FN:s kommitté för fredlig användning av yttre rymden (COPUOS) för bättre skydd av vår mörka och radiotysta himmel. År 2022 lämnade samarbetet ett dokument till COPUOS som diskuterades vid den 59:e sessionen inom COPUOS Science and Technical Subcommittee. Detta var första gången den mörka och tysta himlen någonsin har lagts fram som en formell punkt på agendan av FN.
"Det ligger (...) i hela det internationella forskarsamhällets intresse att skydda den globala astronomiska observationsförmågan från negativa och avsevärt störande och skadliga konstgjorda störningar." UN COPUOS Utredning om skyddet av mörka och tysta himlar, 2022
Att hålla sig informerad om olika politiska initiativ som rör astronomi är mycket viktigt för ESO, som är en permanent observatör på COPUOS. ESO är också involverat i många andra organisationer som stödjer skyddet av mörka och tysta himlar, med ett livstidsmedlemskap i International Dark-Sky Association, och följer noga andra regionala initiativ som European Dark Skies Conference. ESO är också en bidragande medlem av IAU Center for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference. Denna inrättades i april 2022 för att samordna multidisciplinära internationella ansträngningar för att hjälpa till att mildra de negativa effekterna av satellitkonstellationer på optiska och radioastronomiska observationer såväl som på mänsklighetens upplevelse av natthimlen.
ESO bidrar också till initiativ som syftar till att skydda den mörka och tysta himlen för alla, och deltar i projekt som det EU-finansierade STARS4ALL-konsortiet och Starlight Initiative , som stöds av UNESCO , IAU, FN:s världsturismorganisation (UNWTO) och andra världsomspännande organisationer.
"En oförorenad natthimmel som tillåter njutning och kontemplation av himlavalvet bör betraktas som en grundläggande sociokulturell och miljömässig rättighet" enligt IAU:s resolution om natthimlen. "Natthimlen har varit och fortsätter att vara en inspiration för mänskligheten, och dess kontemplation utgör ett väsentligt bidrag till utvecklingen av vetenskapligt tänkande i alla civilisationer.”