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- 위성의 수는 앞으로 몇 년 안에 수만 개로 증가할 것으로 예상
- 밤의 첫 시간과 마지막 시간 이미지 30~40퍼센트가 위성 별자리 반사로 사용할 수 없어
- 빛의 섬광이 최소화되는 방식으로 위성의 정렬과 위치를 제어하는 ​​것이 합리적

천문학에 위험? 메가(Mega) 별자리와 빛 공해

미래에 수천 개의 소형 위성이 저궤도에서 궤도를 돌면 천문학에도 상당한 영향을 미칠 수 있다. 위성의 반사는 망원경 이미지에서 짜증날 정도로 밝은 빛으로 나타나기 때문이다. 또한 인공위성의 산란광은 이미 측정 가능할 정도로 밤에 밝다. 

▲ 세로 톨로로(Cerro Tololo) 미주 천문대(Inter-American Observatory)의 4미터 망원경으로 촬영한 이미지에서 19개의 스타링크 위성에서 나온 빛줄기. © CTIO / NOIRLab / NSF / AURA / DECam DELVE Survey

하늘의 광점

2019년 5월 발사된 SpaceX의 최초 60개의 Starlink 위성은 하늘에서 빛의 사슬처럼 맨눈으로 볼 수 있어 전 세계적으로 센세이션을 일으켰다. 이 위성들의 평평하고 반짝이는 금속 표면은 햇빛을 반사했고 낮은 비행 고도 때문에 분명하게 볼 수 있었다. 밝은 반사는 주로 해가 뜨기 직전과 해가 진 후, 지표면이 이미 어두워도 위성이 여전히 태양에 의해 조명을 받고 있을 때 발생한다.

이것은 천문학자들 사이에서 우려를 불러일으켰다.
“그런 위성의 수는 앞으로 몇 년 안에 수만 개로 증가할 것으로 예상된다. 이것은 지구 기반 및 우주 기반 천문학에 잠재적으로 해로운 결과룰 초래할 위험을 높인다”고 AAS(American Astronomical Society)는 곧 경고했다. 이미 일반 위성의 반사도 망원경 이미지를 방해하거나 불리한 조건에서 사용할 수 없게 만들 수 있으므로 별자리에 따라 위험이 증가한다.

최대 40% 사용할 수 없는 녹음

"크고 강력한 망원경을 사용하는 경우 밝은 위성 반사가 탐지기를 포화시키고 전체 이미지를 망칠 수 있다"고 European Southern Observatory ESO의 Olivier Hainaut와 그의 동료들이 설명했다. 천문학자들은 그러한 망원경의 광각 이미지로 밤의 첫 시간과 마지막 시간에 만들어진 이미지의 30~40퍼센트가 위성 별자리의 반사 때문에 사용할 수 없게 될 수 있다고 추정한다.

가시광선 및 근적외선 범위에서는 관찰 영역이 더 작은 망원경이나 분광 측정값의 경우 Hainaut와 그의 팀의 모델은 실패율을 1% 미만으로 설정했다. 그럼에도 불구하고 그들은 위성 운영자, 천문학자 그리고 정부 기관이 천문학에 파괴적인 영향을 미치는 위험을 최소화할 수 있는 방법에 동의하는 것이 중요하다고 생각한다.

SpaceX는 이미 일련의 Starlink 위성에서 테스트 중이다. 한 가지 가능한 조치는 위성에서 반짝이는 표면을 피하는 것이다. 천문학자들의 의견으로는, 예를 들어 태양 돛에 의해 지구를 향하는 빛의 섬광이 최소화되는 방식으로 위성의 정렬과 위치를 제어하는 ​​것이 합리적일 것이다.

▲ 일출 90분 전 칠레에 있는 유럽남방천문대 ESO의 초대형 망원경 위로 밤하늘. 녹색 점은 천체 관측에서 파괴적인 요소로 보일 수 있는 미래 별자리의 위성을 표시한다. © ESO / Y. Beletsky, L. Calçada

더 많은 궤도 산란광

브라티슬라바 코메니우스 대학의 Miroslav Kocifaj와 그의 동료들이 최근에 밝힌 것처럼 위성 별자리는 밝은 지점의 직접적인 간섭 효과 외에도 밤의 빛 공해와 천문학적 기록에 다른 방식으로 영향을 줄 수 있어 이것 또한 중요하다. 모델의 도움으로 그들은 궤도에 있는 거의 3400개의 활성 위성과 수만 개의 더 큰 우주 파편의 반사로 이미 얼마나 많은 확산 산란광이 생성되고 있는지 계산했다.

결과:
기존 위성과 궤도의 스크랩 부품만으로도 밤에는 평방 미터당 평균 약 16~20마이크로칸델라를 밝힐 수 있다. "이 빛의 양은 밤의 자연 밝기의 약 10%에 해당하므로 국제 천문 연맹이 천문 위치의 빛 공해에 대해 허용 가능한 상한선으로 분류한 임계 임계치보다 높다"고 연구원들은 설명했다.

다시 말해서, 지금도 밤은 산란된 궤도 빛에 의해 어두운 곳이 밝아진다. 앞으로 수천 개의 위성과 태양 돛이 추가되면 그에 따라 상황이 악화될 수 있다. (끝)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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