인공위성과 우주쓰레기, 밤하늘 10% 밝게 해

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-03-30 12:39:06
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- 전 세계 인구의 80% 이상이 비정상적으로 밝은 밤하늘 아래 살고 있다.
- 천문학이 허용한 빛 공해 상한선 넘었다.
- 3천4백 개 위성과 우주쓰레기가 밤하능 10% 밝게 한다.
- 인터넷 위성으로 문제 더 악화 예상

지구상에 이제 어두운 곳은 없다.
인공위성의 산란 반사로 인한 예기치 않은 높은 빛 공해


궤도 산란광 :
인공위성 및 우주 파편의 확산 반사는 놀랍게도 지상의 빛 공해에 크게 영향을 끼친다.
이 궤도 산란광은 전 세계적으로 우리의 밤을 적어도 10% 밝게 한다.
결과적으로 지구상에 절대적으로 어두운 곳이 없게 됐다.
위성 인터넷을 위한 계획된 거대 별자리는 이 문제를 더 악화시킬 것이라고 천문학자들은 경고한다. 

▲ 거의 3,400 개의 인공위성이 지구 궤도를 돌고 있으며, 그들의 반사는 이미 지구상의 확산 빛 공해에 기여하고 있다. © ESA

인공조명과 산란광이 어둠을 밝히기 때문에 전 세계 인구의 80% 이상이 이미 비정상적으로 밝은 밤하늘 아래 살고 있다. 한국에도 어두운 곳이 거의 없다. 측정 결과에 따르면 전 세계에서 빛 공해가 증가하고 있다. 밤이 밝아지면 천체 관측을 방해할 뿐만 아니라 인간과 동물의 내부 시계도 방해한다.

궤도에서 나온 야행성 산란광

지금 밝혀진 바와 같이 지구 광원은 야간 빛 공해의 유일한 원인이 아니다.
지구 궤도의 위성과 더 큰 우주 잔해도 밤을 밝게 할 수 있다.
그 이유는 다음과 같다. "이 높이에서는 지구의 밤 쪽에 있는 우주 물체도 햇빛에 의해 조명이 유지된다" 브라티스라바(Bratislava)에 있는 Comenius 대학의 미로슬라브 코치파이(Miroslav Kocifaj)와 그의 동료의 설명이다. "이것은 이러한 물체가 망원경 이미지에서 밝은 줄무늬로 나타남을 의미한다.”

이러한 점원 신호 외에도 인공위성의 태양광 확산 반사로 인해 산란광이 발생한다.
거의 3천 4백 개의 활성 위성과 수만 개의 더 큰 우주 쓰레기가 있는 이 궤도 산란광은 밤의 어둠을 밝힐 수 있을 만큼 충분할 수 있다. 이것이 얼머나 강한지 이전에는 알려지지 않았다.

이것이 Kocifaj와 그의 팀이 이 궤도 빛 공해를 처음으로 더 자세히 조사한 이유다.
알려진 궤도 물체의 수와 크기를 기반으로, 그들은 모델에서 그러한 물체에 의해 평균적으로 얼마나 많은 햇빛이 반사되는지 그리고 산란광으로 지구를 향하는 비율을 계산했다.

임계치 초과

그 결과 기존 위성과 궤도 스크랩 부품만으로도 밤 동안 평방 미터당 평균 약 16~20마이크로 칸델라가 밝아진다. 연구진은 "이 빛의 양은 밤의 자연 밝기의 약 10%에 해당하므로 IAU (International Astronomical Union)가 천문학적 위치에서 허용 가능한 빛 공해 상한선으로 분류한 임계치를 넘는다"고 설명했다.

실제 궤도 빛 공해 수준은 훨씬 더 클 수 있다.
계산을 위해 Kocifaj는 알려진 위성과 스크랩 조각만 고려했다.
"그러나 결코 모든 궤도 물체가 지금까지 확인된 것은 아니므로 그 수가 훨씬 더 많을 수 있다"고 그들은 설명한다. "따라서 우리의 추정치는 하한일 뿐이다.“
▲ 궤도를 돌며 공식적으로 기록된 물체의 수. © NASA Orbital Debris Program Office

천문학의 “Red line”을 넘었을까?

이것은 지상의 광원에서 멀리 떨어진 밤하늘이 이제는 원래보다 더 밝다는 것을 의미한니다. "지상 기반 빛 공해와는 달리, 이 확산하는 빛은 지구 표면의 대부분에서 볼 수 있다"고 International Dark-Sky Association의 공동 저자 John Barentine이 설명했다.
위성과 우주 쓰레기가 거의 전 세계를 둘러싸고 있기 때문에 어디에도 정말 어두운 곳은 없다.

많은 천문 관측소의 경우 이미 "빨간색 선"이 교차 될 수 있으며, 이 선은 궤도 빛 공해로 인해 관측이 어렵다.
"천문학자들은 가능한 한 가장 어두운 하늘을 만들기 위해 도시에서 멀리 떨어진 곳에 천문대를 세웠지만 이러한 형태의 빛 공해는 이 장소에도 도달한다"고 Kocifaj는 말했다.

또한 팀은 가시광선 파장 범위만 조사했다. 예를 들어 적외선 관측이 얼마나 강하게 방해되는지는 아직 알 수 없다.

위성 인터넷이 문제를 더 악화시킬 것이다.

그러나 더 나 빠진다.
궤도 광대역 인터넷을 위한 수천 개의 새로운 위성의 계획된 거대 별자리는 이러한 형태의 확산 빛 공해를 상당히 강화할 수 있다고 천문학자들은 경고한다.
Starlink, Amazon, OneWeb 등의 위성의 밝은 점과 밝은 줄무늬는 이미 하늘에서 볼 수 있으며 천문 관측을 방해한다.

수만 개의 미니 위성이 가까운 장래에 계획된 대로 지구 근처 궤도에서 궤도를 돌면 그에 따라 반사가 밤하늘을 밝게 할 것이다.
"우리의 결과는 천문학자보다 훨씬 더 많은 사람이 밤하늘을 보지 못한다는 것을 시사한다."라고 Barentine은 말했다. 그는 그 결과가 위성 사업자가 이러한 추세를 억제할 방법을 찾는 데 도움이 되기를 바란다.

(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2021; doi: 10.1093/mnrasl/slab030)
출처 : International Dark-Sky Association

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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