Pimeän ja hiljaisen taivaan säilyttäminen
Johdanto
Tähtien katselu, tähtikuvioiden, tähdenlentojen ja komeettojen etsiminen on nautinto, joka auttaa sijoittamaan meidät kosmiseen kotiimme. Tähtitiede on myös ihmiskunnan vanhin tieteenala. Jo tuhansia vuosia ihmiset ovat käyttäneet tähtiä oppaina ja ajannäyttäjinä. Viimeisten muutaman vuosikymmenen aikana yötaivas on kuitenkin haalistunut ihmisten toiminnan johdosta, sekä maasta lähtöisin olevien saasteiden, mukaan lukien valosaasteen takia, että taivaalla olevien lentokoneiden ja matalalla kiertoradalla olevien satelliittien muodostaman uhan takia.
Vuonna 2016 julkaistun raportin mukaan valosaaste vaikuttaa 80%:n maailman väestöstä ja sen mahdollisuuteen katsella yötaivasta. Linnunradan upea levittäytyminen yötaivaan halki on nopeasti muuttumassa menneisyydeksi, ja jo useampi sukupolvi on kasvanut koskaan näkemättä yötaivaan todellista kauneutta. Nykyään kolmasosa ihmiskunnasta ei pysty näkemään Linnunrataa yöllä valosaasteen takia. Lisäksi avaruuteen kertyvät satelliitit alkavat saastuttaa näkymäämme yötaivaasta aiheuttaen keinotekoisia jälkiä tähtitieteen kuviin
Mitkä erityyppiset saasteet siis vaikuttavat taivaaseemme, ja mitä ESO tekee niiden vähentämiseksi?
Taivaamme kohtaamat uhat
Valosaaste
Valosaaste määritellään yleisesti “keinotekoiseksi valoksi, joka loistaa siellä, missä sitä ei haluta eikä tarvita”. Valosaaste on johtamassa jatkuvasti kirkastuvaan yötaivaaseen ja vaikeuksiin nähdä taivaankappaleita alueilla, joilla sitä on paljon. Valosaaste on seurausta teollistumisesta, tehottomasta valaistuksesta ja tarpeettomasta määrästä valonlähteitä kaupungeissa ja muilla alueilla. Valosaastetta syntyy sekä sisä- että ulkotiloissa, mutta ulkotiloissa olevilla valoilla, kuten katuvaloilla, kohdevalaistuksilla ja kirkkailla mainostauluilla, on sisävaloja suurempi vaikutus ympäristöönsä.
Ammattitähtitieteilijät ovat yksi niistä ryhmistä, joille valosaasteen vaikutukset aiheuttavat haasteita. Ympäriinsä poukkoileva valo saa taivaan hohtamaan, mikä tekee himmeiden kohteiden näkemisen maapallolla oleville havainnoijille vaikeaksi. Mitä kirkkaampi taivas on, sitä harvempi tähti Maasta käsin näkyy. Tällä on merkittävä vaikutus yötaivaan kuvaamiselle, erityisesti fotometrisissä kuvausmenetelmissä (joilla mitataan taivaankappaleiden kirkkautta). On vaikeaa erottaa taustalla oleva valosaasteen valo niistä maailmankaikkeuden valosignaaleista, joita tähtitieteilijät etsivät.
Valosaaste vaikuttaa myös harrastelijatähtitieteilijöihin, ihmisten terveyteen ja eläimiin. Valo voi tunkeutua ulkoa makuuhuoneisiin, häiritä autonkuljettajia ja sekoittaa eläinten sisäisen kellon. Vuoden 2017 fysiologian ja lääketieteen Nobelin palkinto annettiin ryhmälle, jonka tutkimukset näyttivät ihmiskehon tarvitsevan luonnollisen valo-pimeä-rytmin pysyäkseen terveenä, ja tämän jälkeen tehdyt tutkimukset ovat yhdistäneet lisääntyneen valosaasteen tiettyjen syöpien yleistymiseen.
Luonto niin kaupungeissa kuin syrjäisemmilläkin alueilla kärsii myös valosaasteesta johtuvista häiriöistä. Esimerkiksi monet muuttolinnut ja sittisontiaiset suunnistavat Linnunradan perusteella ja niiden suuntavaisto menee valosaasteesta sekaisin. Lisäksi valosaaste on valtava energiahukka, sillä valaisimet tarvitsevat energiaa sekä niiden valmistamiseksi että toimimiseen. Esimerkiksi tutkimus vuodelta 2012 osoitti, että pienessä kylässä Italiassa 60% kylän käyttämästä energiasta meni pelkästään katuvaloihin. Turhien valojen vähentäminen voisi siis auttaa myös pienentämään hiilijalanjälkeä.
Minimoidakseen valosaasteen haitat tähtitieteilijät rakentavat kaukoputkensa kauas kaupungeista, etäisille pimeän taivaan alueille, kuten ESOn Paranalin observatoriolle Chilen Atacaman autiomaahan. Mutta jopa niin kaukaisissa paikoissa pimeä taivas on vaarassa observatorion läheisten kaupunkien kasvamisen aiheuttaman lisääntyvän valosaasteen takia.
Matalan kiertoradan satelliitit
Pimeän taivaan suojelemiselle on syntymässä myös uusi uhka: suuri määrä matalalle Maan kiertoradalle lähetettyjä satelliitteja. Yritykset, kuten SpaceX, Amazon ja OneWeb, saattavat viedä kiertoradalle seuraavan vuosikymmenen aikana jopa 100 000 satelliittia. Vaikka nämä satelliitit ovat tärkeitä globaalille viestintäverkolle, ne voivat myös paljoudellaan, kirkkaudellaan ja jatkuvalla radioaaltojen lähetyksellään vaikuttaa tähtitieteeseen. Kun auringon valo osuu satelliitteihin, ne voivat näyttää kirkkailta pisteiltä taivaalla, kuin kaukaisilta lentokoneilta. Koska näitä satelliitteja on paljon ja ne heijastavat auringon valoa, ne voivat häiritä maassa sijaitsevien observatorioiden tekemiä havaintoja erityisesti hämärän aikaan.
Satelliittien kulkeminen näkökentän poikki on ongelma myös itse matalalla kiertoradalla oleville kaukoputkille, kuten NASAn ja ESAn Hubble-avaruuskaukoputkelle. Kaukoputket voivat myös vahingoittua (tai hajota täysin), jos muita satelliitteja tai avaruusromua osuu niihin, kuten kävi vuoden 2013 elokuvassa Gravity, jossa Hubble hajoaa lähes täysin avaruusromun osuessa siihen.
Satelliittikonstellaatioita, eli satelliittien ryhmiä, on näkyvissä kaikkien observatorioiden yllä. Tällä tulee olemaan huomattava vaikutus hämäräajan laajan näkökentän havaintoihin, joita tehdään joko aamu- tai iltahämärän aikaan.
Satelliitit vaikuttavat myös radiotähtitieteeseen. Ne muodostavat observatorion näkökentässä näkyvän satojen radiolähettimien joukon, mikä vaikuttaa hyvin herkkien radioteleskooppiemme, kuten ESOn yhteistyössä muiden kanssa käyttämien APEXin ja ALMAn, mittauksiin. (Huomaa kuitenkin, että selvitys satelliittien määrän vaikutuksesta ALMAn ja APEXin toimintaan on käynnissä, mutta vielä kesken.)
ESO on aktiivisesti mukana tutkimassa kasvavan satelliittimäärän mahdollisia vaikutuksia. Vuonna 2020 ESOn tekemä tutkimus kiteytti uusien satelliittien vaikutuksen Maassa oleviin näkyvän valon ja lähi-infrapuna-alueen observatorioihin. Tutkimuksessa huomattiin, että kaukoputket kuten ESOn Very Large Telescope (VLT) ja rakenteilla oleva Extremely Large Telescope (ELT), joista molemmat sijaitsevat Atacaman autiomaassa, häiriintyvät kohtalaisesti näistä satelliiteista. Tuoreempi tutkimus vuodelta 2022 laajensi aiempaa analyysia, ja tarkensi näitä tuloksia.
Vaikutus on pitkillä valotusajoilla lyhyitä selkeämpi. Pitkän valotusajan hämäräajan kuvista jopa 3% voi mennä pilalle. Tutkimus myös löysi, että uudet satelliitit vaikuttavat eniten laajoihin taivaan kartoituksiin, joita mm. Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön Vera C. Rubin -observatorio (joka ei ole ESOn käytössä) tekee. Satelliitit häiritsevät merkittävästi jopa 30-50% hämärän ajan havaintoja.
ESOn tavoite on suojella pimeää ja hiljaista taivasta
ESO on ollut aktiivisesti mukana kampanjoimassa pimeän ja hiljaisen taivaan säilyttämisen puolesta ja osallistuu moniin projekteihin, joissa tuetaan turhan valon, satelliittikonstellaatioiden ja lentokoneiden aiheuttaman valosaasteen vähentämistä. Esimerkiksi ESOn Paranalin observatorion yllä on voimassa vähennetty lentoliikenne, jonka takia lentokoneet eivät koskaan lennä observatorion läheisyydessä kaukoputkilta katsottuna tiettyä korkeutta korkeammalla.
ESO rahoittaa useita paikallisia ja valtakunnallisia hankkeita ESOn ja Chilen valtion yhteisen komitean kautta. Näiden tarkoituksena on kasvattaa kansan tietoisuutta valosaasteesta. ESO ja partneriobservatoriot rahoittavat pohjoisen Chilen taivaan laadun suojelemisen virastoa (OPCC), jonka tehtävänä on suojella yötaivasta valosaasteilta Antofagastan, Atacaman ja Coquimbon alueilla. OPCC toimii tähtitieteen järjestöjen ja Chilen viranomaisten kanssa yhdessä löytääkseen käytännöllisiä ratkaisuja yhä kirkastuvaan taivaan uhkaan. Nämä ratkaisut vaihtelevat paikallisten asukkaiden neuvomisesta valojen käytössä uusien valaistusnormien käyttöönottoon.
ESO on antanut useita varoituksia satelliittikonstallaatioiden aiheuttamista vaaroista maasta käsin tehdyille tähtitieteellisille havainnoille. ESOn tutkijat ja poliittiset asiantuntijat olivat osa 'Pimeä ja hiljainen taivas'-työryhmää, joka on kansainvälisen tähtitieteen unionin (IAU) johtama yhteistyöryhmä. Ryhmä on kerännyt yhteen johtopäätöksensä pimeän ja hiljaisen taivaan suojelemisesta vuosina 2020 ja 2021 julkaistuissa raporteissa.
Yhdessä IAU:n ja muiden partneriorganisaatioiden kanssa, ESO on vedonnut YK:n ulkoavaruuden rauhanomaista käyttöä valvovaan komiteaan (COPUOS) pimeän ja radio-hiljaisen taivaan suojelemisen puolesta. Vuonna 2022 ryhmä toimitti COPUOSille julkaisun, josta keskusteltiin CUOPUSin tieteen ja tekniikan alakomitean 59. sessiossa. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun pimeää ja hiljaista taivasta käsiteltiin YK:ssa virallisesti.
“On (…) koko kansainvälisen tieteellisen yhteisön edun mukaista suojella maailmanlaajuista tähtitieteellistä havainnointikykyä erittäin haitallisilta keinotekoisilta häiriötekijöiltä.” YK:n COPUOS-julkaisu pimeän ja hiljaisen taivaan suojelusta 2022.
Pysyvänä COPUOS-toimielimen tarkkailijana, ESOlle on tärkeää pysyä kartalla poliittisista tähtitieteeseen liittyvistä aloitteista. ESO on myös mukana monissa muissa järjestöissä, jotka tukevat pimeän ja hiljaisen taivaan suojelua. ESOlla on esimerkiksi pysyvä jäsenyys International Dark-Sky Association, eli kansainvälisessä pimeän taivaan järjestössä, ja se seuraa tiiviisti alueellisia tahoja, kuten Euroopan pimeän taivaan konferenssia. ESO on myös aktiivinen jäsen IAU:n pimeän ja hiljaisen taivaan, ja satelliittikonstellaatioiden häirinnältä suojelun keskuksessa (IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference), joka perustettiin huhtikuussa 2022 koordinoimaan monitieteistä, kansainvälistä yhteistyötä satelliittikonstellaatioiden optisten ja radio-tähtitieteen observatorioille, sekä ihmiskunnan yötaivaasta nauttimiselle aiheuttamien haittojen rajoittamiseksi.
ESO osallistuu myös aloitteisiin, joiden tarkoituksena on suojella pimeää ja hiljaista taivasta kaikille, ja ottavat osaa projekteihin, kuten EU-rahoitteiseen STARS4ALL-konsortioon ja Starlight Initiative-projektiin, joita UNESCO, IAU, YK:n maailman matkailujärjestö (UNWTO) ja muita maailmanlaajuisia järjestöjä tukevat.
“Saasteeton yötaivas, joka tekee yötaivaasta nauttimisen ja sen tutkimisen mahdolliseksi tulisi olla perustavanlaatuinen sosio-kulttuurinen ja ympäristöllinen oikeus,” kuten IAU:n kannanotossa yötaivaasta sanotaan, “Yötaivas on ja tulee olemaan inspiraatio ihmiskunnalle, ja sen tutkiskelu ja pohtiminen kuvastaa keskeistä osaa tieteellisen ajattelun kehityksestä kaikissa sivilisaatioissa."