Behoud van donkere en stille luchten

[univers]

nvoering
Naar de sterren kijken en sterrenbeelden, vallende sterren en kometen spotten is een vreugdevolle bezigheid die ons in ons kosmische huis plaatst. Astronomie is ook de oudste wetenschap van de mensheid en duizenden jaren lang hebben mensen sterren gebruikt als onze gidsen en tijdwaarnemers. De afgelopen decennia is de kwaliteit van de nachtelijke hemel echter afgenomen als gevolg van menselijke activiteit, zowel door vervuiling op de grond, inclusief lichtvervuiling, als door vervuiling in onze lucht, inclusief vliegtuigen en de dreigende dreiging van satellieten. in lage banen om de aarde.

Volgens een rapport uit 2016 beïnvloedt lichtvervuiling meer dan 80% van het vermogen van de wereldbevolking om de nachtelijke hemel te zien. De glorieuze aanblik van de Melkweg die zich uitstrekt over de nachtelijke hemel behoort snel tot het verleden, en verschillende generaties mensen zijn nu opgegroeid zonder ooit de ware schoonheid van de nachtelijke hemel te hebben gezien. Tegenwoordig kan een derde van de mensheid de Melkweg 's nachts niet zien vanwege lichtvervuiling. Bovendien beginnen nieuw gelanceerde satellieten ook de manier waarop we naar de nachtelijke hemel kijken te vervuilen, waardoor artefacten in astronomische beelden ontstaan ​​.

Dus, wat zijn de soorten vervuiling die onze lucht beïnvloeden, en wat doet ESO om ze te verminderen?

De bedreigingen waa

rmee onze lucht wordt geconfronteerd
Lichte vervuiling
Lichtvervuiling wordt gewoonlijk gedefinieerd als "kunstmatig licht dat schijnt waar het niet gewenst of nodig is". Dit resulteert in toenemende mate in het oplichten van de donkere nachtelijke hemel, waardoor het moeilijk wordt om astronomische objecten te observeren vanuit gebieden met veel lichtvervuiling. Lichtvervuiling is het gevolg van toenemende industrialisatie en inefficiënt of overmatig gebruik van lichtbronnen in steden en andere gebieden. De bronnen van lichtvervuiling omvatten zowel binnen- als buitenverlichting, waarbij externe lichtbronnen, zoals straatlantaarns, schijnwerpers en heldere reclameborden, zwaarder bijdragen aan de milieu-impact van lichtvervuiling.

Professionele astronomen zijn een van de groepen voor wie de effecten van lichtvervuiling een uitdaging vormen. Dwalend licht laat de lucht letterlijk gloeien, waardoor het moeilijk wordt voor waarnemers op aarde om vage objecten te zien: hoe helderder de lucht, hoe minder sterren er vanaf de aarde te zien zijn. Dit heeft een aanzienlijk effect op de beeldvorming van de nachtelijke hemel, vooral met behulp van fotometrische beeldvormingstechnieken (die de helderheid van licht van astronomische objecten meten). Dit komt omdat het moeilijk is om achtergrondlichtvervuiling te scheiden van de lichtsignalen uit de kosmos waar astronomen naar op zoek zijn.


Deze prachtige afbeelding toont de Melkweg die oprijst boven de Residencia van de ESO- sterrenwacht op Paranal , die boven op een berg in de verte te zien is. De Residencia is ESO's privéhotel voor personeel op Paranal, een thuis weg van huis voor de astronomen, ingenieurs, technici en andere bezoekers van de locatie. Het gebouw staat bekend als een "oase voor astronomen" en omvat een restaurant, muziekkamer, bibliotheek, zwembad en zelfs een sauna om astronomen te helpen ontspannen tussen en na hun diensten. Het was zelfs te zien in de James Bond-film Quantum of Solace ( 2008).
Deze foto is gemaakt door ESO-fotoambassadeur Petr Horálek en is een geweldige demonstratie van hoe kunstlicht de omgeving kan vervuilen — de helderheid van de Residencia-lampen lijkt bijna verblindend in vergelijking met de sterren. Kunstlicht verstrooit de deeltjes in onze atmosfeer en kan de nachtelijke hemel overstemmen. Het behoud van de donkere lucht rond Paranal is van het grootste belang voor ESO — de duisternis rondom het observatorium stelt astronomen in staat om uitstekende gegevens te verkrijgen. Het behoud van donkere luchten is van cruciaal belang voor de gevoeligheid en helderheid van wetenschappelijke waarnemingen. Er zijn relatief weinig niet-hemelse lichten in deze afbeelding - een schril contrast met de met straatlantaarns bezaaide wegen en verlichte steden waar je misschien aan gewend bent.

Lichtvervuiling treft ook amateurastronomen, mens en dier. Licht kan slaapkamers binnendringen, bestuurders afleiden en de natuurlijke biologische klok van dieren verstoren. De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2017 werd toegekend aan een groep wiens ontdekkingen aantoonden dat het menselijk lichaam natuurlijke daglichtritmes en duisternis 's nachts nodig heeft om gezond te blijven .

Dieren in het wild in zowel landelijke als stedelijke gebieden hebben ook te lijden onder verstoring door lichtvervuiling . Zwermen trekvogels en mestkevers oriënteren zich via de Melkweg en raken gedesoriënteerd door lichtvervuiling. Bovendien draagt ​​lichtvervuiling bij tot enorme energieverspilling, aangezien verlichting zowel voor de productie als voor het gebruik energie vereist. Een studie uit 2012 toonde bijvoorbeeld aan dat een klein stadje in Italië alleen al 60% van zijn energieverbruik aan straatverlichting besteedde. Het verminderen van overtollige verlichting kan daarom helpen onze ecologische voetafdruk te verkleinen.

Om het probleem van lichtvervuiling te omzeilen, bouwen astronomen hun telescopen ver van steden in afgelegen gebieden aan de donkere hemel, zoals de ESO- sterrenwacht op Paranal in de Atacama-woestijn in Chili. Maar zelfs op zulke afgelegen locaties lopen de ongerepte donkere luchten steeds meer risico door lichtvervuiling als gevolg van de stedelijke groei van steden in de buurt van de observatoria.


Deze afbeelding illustreert de Bortle-schaal , die de impact van lichtvervuiling op de donkere lucht op een bepaalde locatie meet. Het toont, van links naar rechts, de toename van het aantal sterren en objecten aan de nachtelijke hemel die zichtbaar zijn in uitstekende donkere luchtcondities in vergelijking met steden.
De illustratie is een aanpassing van een originele foto die is gemaakt op de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili, een plek met uitstekende donkere luchtomstandigheden, perfect voor astronomie. Credit: ESO/ P. Horálek , M. Wallner

Satellieten in een lage baan
Er ontstaat een nieuwe dreiging in de strijd om ons zicht op de nachtelijke hemel te beschermen: het grote aantal satellieten dat in lage banen om de aarde wordt gebracht. Maar liefst 100.000 satellieten zouden in het komende decennium door bedrijven als SpaceX, Amazon en OneWeb in deze banen kunnen worden gebracht. Hoewel ze belangrijk zijn voor wereldwijde communicatienetwerken, kunnen deze satellieten de astronomie beïnvloeden vanwege hun enorme aantal, hun helderheid aan de hemel en hun alomtegenwoordige radio-emissies. Wanneer verlicht door zonlicht, kan een satelliet verschijnen als een lichtpuntje aan de hemel, bijna als een zwak, ver vliegtuig. Vanwege het aantal van deze satellieten en het zonlicht dat ze weerkaatsen, kunnen ze metingen van op aarde gebaseerde observatoria verstoren, met name waarnemingen in de schemering.


Albireo in Cygnus met Starlink-satellieten
Krediet: Rafael Schmall

Waarnemingen van telescopen in een lage baan om de aarde, zoals de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA, kunnen ook worden beïnvloed door satellieten die hun gezichtsveld kruisen. De telescopen zelf kunnen ook worden beschadigd (of zelfs vernietigd) bij botsingen met andere satellieten of ruimtepuin , zoals te zien is in de film Gravity uit 2013 , waarin Hubble wordt versnipperd door ruimtepuin .

Een toenemend aantal satellieten zal boven alle observatoria te zien zijn. Dit zal een merkbaar effect hebben in breedveldbeelden van schemerobservatie - tussen zonsopgang en zonsopgang of tussen zonsondergang en zonsondergang.

Deze satellieten hebben ook invloed op de radioastronomie. Het gaat om honderden radiozenders boven de horizon van het observatorium, wat de metingen zal beïnvloeden die worden uitgevoerd door onze zeer gevoelige radiotelescopen, zoals APEX of ALMA, waarin ESO een partner is. (Merk echter op dat gedetailleerde studies naar de effecten van satellietconstellaties op ALMA of APEX worden uitgevoerd, maar nog niet zijn afgerond.)

ESO is actief betrokken bij onderzoek om de potentiële effecten van nieuwe satellietconstellaties te bestuderen. In 2020 schetste een ESO-studie de impact van nieuwe satellietconstellaties op aardobservaties van de ruimte in het optische en nabij-infrarood. Uit de studie bleek dat telescopen zoals ESO's Very Large Telescope (VLT) en de aankomende Extreem Large Telescope (ELT), beide in de Atacamawoestijn in Chili, "matig" zullen worden beïnvloed door deze satellieten. Een recentere studie , voortbouwend op de eerdere analyse en gepubliceerd in 2022, verfijnde deze bevindingen.

Het effect is meer uitgesproken bij lange belichtingen, waarvan tot 3% tijdens de schemering kan worden verpest. Uit de studie bleek ook dat de grootste impact van nieuwe satellietconstellaties zal zijn op groothoekonderzoeken uitgevoerd door telescopen zoals het Vera C. Rubin Observatory van de Amerikaanse National Science Foundation (geen ESO-faciliteit), met tot 30-50% van de schemering waarnemingen worden "ernstig beïnvloed".


Visualisatie van de 30.000 geplande satellieten van de Starlink Generation 2-constellatie vanaf 2022. Verschillende subconstellaties worden geïllustreerd met een andere kleur.
Credit: ESO

ESO's missie om onze donkere en stille lucht te beschermen
ESO is actief betrokken geweest bij de campagne voor het behoud van een donkere en stille lucht, en neemt deel aan tal van projecten ter ondersteuning van de vermindering van vervuiling als gevolg van dwalend licht, satellietconstellaties en vliegtuigen. Boven de ESO-sterrenwacht op Paranal is bijvoorbeeld een beperkt vluchtschema van kracht, zodat vliegtuigen in de buurt van de sterrenwacht nooit hoger zijn dan een bepaalde hoogte, gezien vanaf de telescopen.

Via het Gemengd Comité van de ESO-regering van Chili financiert ESO meerdere regionale en nationale initiatieven om het grote publiek bewuster te maken van lichtvervuiling. Wat nog belangrijker is, is dat ESO en partnerobservatoria het Office for the Protection of the Sky Quality in Northern Chile (OPCC) sponsoren en financieren, wiens missie het is om de nachtelijke hemel van de regio's Antofagasta, Atacama en Coquimbo te beschermen tegen lichtvervuiling. De OPCC werkt samen met astronomieorganisaties en de Chileense autoriteiten om praktische oplossingen te vinden voor de dreiging van een steeds helderder wordende hemel. Deze oplossingen variëren van advies aan lokale burgers over lichtontwerp tot de introductie van nieuwe verlichtingsnormen .


Vier van de eerste ALMA-antennes op de Array Operations Site (AOS), op 5000 meter hoogte op het Chajnantor-plateau, in de II-regio van Chili. Drie van hen - die in dezelfde richting wijzen - worden samen getest als onderdeel van het lopende proces van inbedrijfstelling en wetenschappelijke verificatie. Over de afbeelding op de achtergrond is het indrukwekkende vlak van de Melkweg, ons eigen melkwegstelsel, hier te zien, kijkend naar het centrum. Het centrum van ons melkwegstelsel is zichtbaar als een geelachtige uitstulping die wordt doorkruist door donkere rijstroken. De donkere rijstroken zijn enorme wolken van interstellair stof die in de schijf van de melkweg liggen. Hoewel ze ondoorzichtig zijn in zichtbaar licht, zijn ze transparant bij langere golflengten, zoals de millimeter- en submillimeterstraling die door ALMA wordt gedetecteerd. ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, is het grootste bestaande astronomische project en is een waarlijk wereldwijd partnerschap tussen de wetenschappelijke gemeenschappen van Oost-Azië, Europa en Noord-Amerika met Chili. ESO is de Europese partner in ALMA. Credit: ESO/José Francisco Salgado ( josefrancisco.org )

ESO heeft uitgebreid gewaarschuwd voor de gevaren van satellietconstellaties op astronomische observatoria op de grond. ESO-wetenschappers en beleidsexperts maakten deel uit van de Dark and Quiet Skies Working Group, een internationale samenwerking onder leiding van de Internationale Astronomische Unie (IAU), die hun conclusies over de bescherming van donkere en stille luchten hebben samengevat in twee rapporten, gepubliceerd in 2020 en 2021 .

In samenwerking met de IAU en andere partnerorganisaties heeft ESO ook een petitie ingediend bij het VN- comité voor vreedzaam gebruik van de ruimte (COPUOS) voor betere bescherming van onze donkere en radiostilte lucht. In 2022 diende de samenwerking een paper in bij COPUOS die werd besproken tijdens de 59e sessie van de COPUOS Science and Technical Subcommittee . Dit was de eerste keer dat de donkere en stille lucht ooit door de Verenigde Naties als een formeel agendapunt werd ingediend.

"Het is (...) in het belang van de hele internationale wetenschappelijke gemeenschap om wereldwijde astronomische waarnemingsmogelijkheden te beschermen tegen ongunstige en aanzienlijk verstorende en schadelijke kunstmatige interferentie." VN COPUOS-document over de bescherming van donkere en stille luchten, 2022

Op de hoogte blijven van de verschillende beleidsinitiatieven met betrekking tot astronomie is erg belangrijk voor ESO, die een permanente waarnemer is bij COPUOS. ESO is ook betrokken bij tal van andere organisaties die de bescherming van donkere en stille luchten ondersteunen, is levenslang lid van de International Dark-Sky Association en volgt andere regionale initiatieven zoals de European Dark Skies Conference op de voet. ESO is ook een bijdragend lid van het IAU Center for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference , dat in april 2022 werd opgericht om multidisciplinaire internationale inspanningen te coördineren om de negatieve impact van satellietconstellaties op optische en radioastronomische waarnemingen te verminderen. evenals op het genot van de mensheid van de nachtelijke hemel.

ESO draagt ​​ook bij aan initiatieven die tot doel hebben de donkere en stille hemel voor iedereen te beschermen, door deel te nemen aan projecten zoals het door de EU gefinancierde STARS4ALL-consortium en Starlight Initiative , ondersteund door UNESCO , de IAU, de Wereldorganisatie voor toerisme van de Verenigde Naties (UNWTO). , en andere wereldwijde organisaties.

"Een niet-vervuilde nachtelijke hemel die het genot en de contemplatie van het firmament mogelijk maakt, moet worden beschouwd als een fundamenteel sociaal-cultureel en milieurecht", luidt de IAU-resolutie over de nachtelijke hemel , "De nachtelijke hemel is en blijft een inspiratie voor de mensheid , en de contemplatie ervan vertegenwoordigt een essentieel element in de ontwikkeling van wetenschappelijk denken in alle beschavingen.”

https://www.eso.org/public/about-eso/da ... servation/