¿Cómo afectará Starlink a la astronomía observacional?

tldr; Se han realizado algunos modelos con mucho más por hacer, pero en general el impacto de estas constelaciones es bastante negativo, pero potencialmente manejable.

Ok, hay mucho que desempacar aquí. Lo primero es lo primero, si bien la gente ha estado al tanto de Starlink y ha pensado en ello, el modelado de los impactos en los observatorios aún no ha sucedido en bastantes lugares.

El principal observatorio al que se le ha realizado el modelado, LSST, emitió este comunicado;

LSST es particularmente sensible a las estelas brillantes de estos satélites, debido al producto sin precedentes de LSST de campo de visión y área de recolección de luz. La mayoría de las imágenes del LSST contendrán ese rastro si se materializan los planes para múltiples constelaciones de LEOsat. El primer grupo de satélites Starlink es lo suficientemente brillante durante el amanecer y el anochecer (cuando el LSST estaría inspeccionando) que el rastro excedería la saturación del sensor, generando artefactos incorregibles en los datos Declaración del LSST

AURA (los propietarios de LSST) proporcionó información adicional;

El equipo científico del proyecto LSST ha estado simulando los impactos potenciales de las observaciones del LSST. Su última actualización de resultados preliminares de noviembre de 2019 indica que (suponiendo el despliegue completo de los satélites planificados) casi todas las exposiciones dentro de las dos horas posteriores al atardecer o al amanecer tendrían una racha de satélites. Durante los meses de verano podría haber un impacto del 40% en el tiempo de observación del crepúsculo (menos en invierno) y la saturación de los sensores por parte de los satélites puede continuar mucho más allá del crepúsculo astronómico. Debido a la luz dispersada en la óptica por los satélites brillantes, a veces se puede negar la utilidad científica de una exposición completa. La detección de asteroides cercanos a la Tierra, que normalmente se examinan durante el crepúsculo, se vería particularmente afectada. Los estudios de energía oscura también son sensibles a los satélites debido a las rayas que se generan en las imágenes. Evitar la saturación de las vetas es vital. El equipo de LSST señala que “para la constelación completa de Starlink, en cualquier momento durante la noche, serán visibles más de 200 satélites de órbita terrestre baja (LEO). Esto aumentará a mediados de la década de 2020 con constelaciones adicionales planificadas de satélites LEO”.Declaración de AURA

He encontrado otras autoridades astronómicas que han publicado declaraciones relacionadas con el problema en cuestión, pero no tienen tanta información sobre los posibles impactos de estas constelaciones.

A junio de 2019, la IAU declaró que

Todavía no comprendemos el impacto de miles de estos satélites visibles dispersos por el cielo nocturno Declaración de la IAU

Con respecto a esta falta de información, la AAS creó esta encuesta para recopilar la mayor cantidad de información posible sobre los impactos a varios observatorios para que puedan estar mejor informados: Encuesta AAS Por lo que puedo decir, los resultados de la encuesta no son aún y, por supuesto, cuando se publique proporcionará mucha información sobre los posibles impactos y cómo gestionarlos.

Estas son las propiedades que la AAS espera de una constelación de 1.584 satélites Starlink.

• Considere que los satélites son visibles solo cuando la altitud ≥ 30 grados y en la luz solar directa o la penumbra de la Tierra
• magnitud 5
• los satelites cruzan el cielo en 4 minutos
• 6-9 satélites visibles en cualquier momento durante 1 hora comenzando (finalizando) a los 12 grados - crepúsculo de la tarde (mañana)
• densidad espacial en el cielo ~ 7E-4 grados-2
• velocidad angular a través del cielo ~ 0.5 - 1 grado / seg

En lo que respecta a la radioastronomía, la NRAO estaba lo suficientemente contenta con SpaceX Starlink, aunque podría haber preocupaciones con otras constelaciones como Oneweb. Declaración de NRAO Preocupaciones de Oneweb

En referencia al punto anterior, todo esto viene con la advertencia de que Starlink es potencialmente solo una de quizás 4 o 5 constelaciones LEO. Incluso si SpaceX actúa de manera responsable, aún debe convencer a todos los demás para que también lo hagan, lo que podría ser difícil.

SpaceX y AAS están trabajando juntos en formas de reducir el impacto de Starlink en la astronomía. AAS en la mitigación del impacto de las constelaciones de satélites

La gente ha estado pensando y han aparecido artículos sobre este tema.

Este artículo establece que hasta cientos de satélites pueden ser visibles a la vez durante el crepúsculo en ciertas latitudes.

La IAU ha publicado esta declaración , que se basa en parte en este artículo . La forma exacta en que Starlink afectará a la astronomía observacional aún no se conoce, ya que aún se desconocen muchas cosas sobre Starlink (revestimiento reflectante de los satélites, número exacto,...). Los principales puntos de interferencia para las observaciones en las longitudes de onda visibles (todavía se deben realizar estudios similares en radio) descritos en la declaración son

• el número de satélites sobre el horizonte en un momento dado estaría entre ~ 1500 y unos pocos miles
• justo cuando el cielo nocturno se oscurece, habrá aproximadamente 160 satélites iluminados por encima de los 30°, donde ocurren la mayoría de las observaciones
• los rastros de los satélites de la constelación serán lo suficientemente brillantes como para saturar los detectores modernos en los grandes telescopios
• para el LSST, hasta el 30% de las imágenes de 30 segundos durante las horas del crepúsculo se verán afectadas
• Incluso si la posición de los satélites se comunica con anticipación, lo que hace posible que los observatorios programen sus observaciones en función de Starlink, la gran cantidad de satélites podría agregar gastos generales significativos y complicados a la programación y operación de las observaciones astronómicas.

El impacto de Starlink en la astronomía observacional también se describe en la sección 4 de este artículo reciente . Además de los puntos ya mencionados, indica que

• dado que los telescopios espaciales son tan costosos, difíciles de reparar y están sujetos a restricciones de tamaño y peso, solo se colocan tecnologías maduras en su tablero. Los observatorios terrestres son necesarios para probar nuevas tecnologías. Debido a esto, Starlink podría impedir el desarrollo de nuevos tipos de instrumentos de observación.
• durante el verano, los satélites starlink podrían ser visibles durante toda la noche, con un satélite en cada grado cuadrado, imposibilitando el funcionamiento de un telescopio de campo amplio
• Se impedirán las observaciones de campo amplio, pero también de tiempo de exposición prolongado.
• la búsqueda de Objetos Cercanos a la Tierra (asteroides que pueden acercarse a la Tierra) se basa en detectar diferencias entre dos imágenes de la misma porción del cielo. Los satélites que atraviesan el cielo lo complican más
• incluso si una capa más oscura hace que los satélites sean invisibles a simple vista, seguirán apareciendo en imágenes astronómicas (especialmente en imágenes en longitudes de onda distintas a las visibles) y oscurecerán los objetos de fondo.
• estos satélites brillarán en la banda de radio, en particular en el rango de 12-18 GHz, que contiene las líneas de hidrógeno y de hidroxilo (OH). Estas dos líneas son muy importantes en radioastronomía, y las comunicaciones de los satélites saturarán los detectores.

Ver también este artículo de Nature sobre el tema.