Les choses s’annoncent plus lumineuses ! Mais pas les étoiles

Ayant grandi dans le Montana, je me souviens avoir regardé la nuit et vu la Voie lactée, me rappelant mon insignifiance dans l’univers. Maintenant que je vis en ville, une telle introspection n’est plus facile, et comme la moitié de l’humanité qui vit aussi en milieu urbain, je dois m’appuyer sur les satellites pour fournir les images. Pourtant, les satellites font partie du problème. La pollution lumineuse s’aggrave depuis des décennies, et avec le récent flux constant de lancements de satellites et de manèges de milliardaires, nous avons un ajout relativement nouveau aux sources d’interférence. Alors, à quel point est-ce grave et à quel point cela deviendra-t-il pire?

En regardant le ciel nocturne, vous pouvez généralement faire la différence entre divers objets fabriqués par l’homme. Les avions traversent le ciel assez lentement et vous pouvez parfois les voir clignoter en vert et en rouge. Les météores sont rapides et difficiles à voir. Les satellites géostationnaires ne semblent pas bouger du tout car ils orbitent à la même vitesse que la rotation de la Terre, tandis que d’autres types d’orbites passeront.

SpaceX s’est engagé à réduire la luminosité des satellites, et certaines observations ont confirmé que les nouveaux modèles sont d’une magnitude plus sombre, juste au seuil de l’observation à l’œil nu. Malheureusement, ce n’est qu’un pas dans la bonne direction, et pas assez pour satisfaire les astronomes, qui ne regardent pas le ciel nocturne à l’œil nu, naturellement.

Les satellites n’émettent pas eux-mêmes la lumière. Ils reflètent simplement la lumière du soleil vers la terre, exactement de la même manière que la lune. Ainsi, quelque chose qui se trouve directement dans l’ombre de la Terre ne réfléchira aucune lumière, mais près de l’horizon, la réflexion des satellites peut être importante. Il n’est pas pratique de concentrer nos observatoires uniquement dans la zone étroite qui est l’ombre de la Terre pendant la nuit, nous devons donc regarder de plus près à l’horizon et capturer les réflexions des satellites.

Qu’est-ce qui satisferait les astronomes ?

La lumière du soleil se reflète sur les débris spatiaux et les satellites et se reflète sur la face nocturne de la Terre. [https://arxiv.org/abs/2103.17125]

Bien qu’il soit amusant d’imaginer les astronomes comme des vieillards grincheux serrant le poing vers le ciel et criant « sortez de ma pelouse » aux satellites qui passent, leurs inquiétudes sont valables et les impacts sont mesurables et potentiellement catastrophiques.

Lorsqu’ils photographient les étoiles, les paparazzi galactiques utilisent un équipement compliqué et sensible. Les temps de pose sont très longs afin de capter suffisamment de lumière. Mais lorsqu’un satellite passe au-dessus, sa luminosité peut saturer le CCD, ce qui ne gâche pas seulement un pixel de l’image, mais toute une ligne alors que le satellite traverse le plan. De plus, la caméra est focalisée bien au-delà de l’orbite terrestre basse, de sorte que le satellite est flou, transformant la fine ligne en une large entaille sur l’image. Ainsi, dans n’importe quelle image donnée, l’efficacité de l’image, ou le nombre de pixels utilisables, est significativement affectée par tout satellite passant au-dessus.

La traînée d’un satellite sature non seulement les pixels, mais la mise au point interrompt les pixels voisins, et la diaphonie inter-CCD crée des erreurs supplémentaires. [https://arxiv.org/abs/2006.12417]

Même si les satellites étaient complètement noirs, leur passage devant les étoiles ferait apparaître les étoiles avec de brèves baisses de luminosité. Plutôt que d’avoir une entaille brillante sur l’image, ce serait une entaille sombre. Les astronomes utilisent des baisses de luminosité pour tout, de la détection des exoplanètes aux estimations de la densité des nébuleuses.

Le mouvement relatif de tous les corps célestes, la rotation de la Terre et la position de l’observatoire sont tous calculés par un programmateur qui détermine le meilleur moment pour prendre une photo d’une partie spécifique du ciel. Il est certainement possible d’ajouter les positions des satellites dans ce calcul pour déterminer quel est le moment optimal pour prendre une photo sans interférence. Mais avec des milliers de satellites déjà dans l’espace, et des dizaines de milliers d’autres prévus, les fenêtres deviennent de plus en plus courtes, les délais jusqu’à ce que le bon moment soit disponible sont de plus en plus longs, et les calculs ne consistent pas à éviter les images avec des satellites mais simplement réduire le nombre d’entailles.

Les astronomes peuvent calculer la perte d’efficacité exacte causée par les satellites. Au Rubin Observatory LSST, ils ont découvert qu’avec 48 000 satellites LEO en orbite, environ 30% de toutes les images LSST contiendraient au moins une piste satellite, et au moins 1% des pixels seraient perdus. De plus, parce que plusieurs images doivent être prises pour comparer, et beaucoup plus de calculs doivent être appliqués aux pixels pour effacer mathématiquement les traces (tant que les pixels n’ont pas atteint la saturation), l’effort supplémentaire requis prolongerait les enquêtes de plusieurs mois. .

Les effets pourraient être catastrophiques. Quand il fait si clair ici que nous ne pouvons pas voir dehors, nous ne pouvons pas identifier les menaces externes, comme l’approche des astéroïdes. Nous savons déjà où se trouvent de nombreuses étoiles proches et la mécanique de leur mouvement, mais nous ne connaissons pas souvent les astéroïdes beaucoup plus petits et beaucoup plus sombres qui peuvent avoir des chemins que nous ne connaissons pas, qui pourraient croiser le nôtre. Être capable de les détecter nécessite une attention constante à l’immensité de notre environnement, et ils pourraient facilement être masqués par un satellite qui passe, retardant leur détection.

Alors, quelle est la bonne quantité pour les astronomes ? Les idéalistes pourraient ne dire que le leur. Les pragmatiques veulent travailler avec les entreprises spatiales pour prendre des mesures pour réduire leur impact. Et la crainte effrayante que si des efforts ne sont pas déployés dès le début, cela deviendra un jeu pour tous sans que personne ne se soucie de s’efforcer de réduire leur impact.

Et nous Plebs ?

C’est une chose que les satellites individuels soient visibles à l’œil nu, mais même s’ils étaient assombris, l’effet cumulé de dizaines de milliers de satellites diffuse suffisamment de lumière pour que le ciel nocturne devienne globalement plus lumineux. Avec tous les objets actuellement dans le ciel, on estime qu’elle est déjà environ 10 % plus lumineuse qu’elle ne l’était dans les années 70. Si vous habitez en ville et que vous ne pouvez pas déjà voir les étoiles, cela ne vous affecte peut-être pas du tout. Mais pour tout le monde, cela peut faire la différence entre voir la Voie lactée et non. Pouvoir le voir dans le Montana était profond ; que le monde entier se voit refuser cela afin que certaines personnes puissent obtenir un meilleur Internet est décevant.

[Banner photo: “Castle Geyser & Milky Way”, NPS photo by Neal Herbert, Public Domain]