L'impatto delle scie dei satelliti sulle osservazioni dei raggi gamma

Negli ultimi anni, il numero di satelliti in orbita attorno alla Terra è aumentato drasticamente. L'aumento dei lanci, spinto da interessi commerciali, ha portato al dispiegamento di migliaia di satelliti, molti dei quali sono molto riflettenti. Questi satelliti riflettenti possono disturbare le osservazioni astronomiche a terra producendo scie brillanti nel cielo.

Un tipo di telescopio che potrebbe essere colpito è il Telescopio Cherenkov Atmosferico per Immagini (IACT). Questi telescopi osservano i Raggi Gamma, che sono fotoni ad alta energia. Funzionano catturando la luce Cherenkov prodotta quando i raggi gamma collidono con particelle nell'atmosfera. Dato che gli IACT sono sensibili alla luce visibile, le scie di satelliti riflettenti potrebbero interferire con la loro capacità di raccogliere dati.

La maggior parte dei ricercatori ha supposto che l'impatto delle scie dei satelliti sugli IACT sia minimo, principalmente perché i telescopi possono elaborare i dati rapidamente. Tuttavia, questa assunzione non è stata testata in modo conclusivo. Questo articolo ha lo scopo di valutare l'influenza delle scie dei satelliti su H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), una particolare rete di IACT situata in Namibia.

#La Crescita delle Costellazioni di Satelliti

L'aumento delle costellazioni di satelliti mira a fornire accesso a Internet globale. Aziende come SpaceX e OneWeb stanno pianificando di lanciare migliaia di satelliti in orbita terrestre bassa. Starlink di SpaceX prevede di dispiegare circa 42.000 satelliti, mentre OneWeb ha in programma oltre 7.000. Questo aumento significativo di satelliti significa che i sistemi astronomici a terra potrebbero subire più interferenze.

Gli studi precedenti si sono concentrati per lo più su osservazioni radio e ottiche, prestando poca attenzione ai telescopi per i raggi gamma. Il Zwicky Transient Facility, ad esempio, ha esaminato come la luminosità dei satelliti influisce sulle osservazioni ottiche. Hanno dimostrato che modificare i satelliti può ridurre la loro luminosità, rendendoli meno distruttivi per l'astronomia.

Fino ad oggi, non abbiamo visto un'indagine dettagliata su come le scie dei satelliti impattino sulle osservazioni dei raggi gamma con dati sperimentali reali. Pertanto, questo studio cerca di colmare questa lacuna.

#H.E.S.S.: Comprendere il Sistema

H.E.S.S. è composto da diversi IACT ed è progettato per rilevare i raggi gamma provenienti da fonti astronomiche. Quando un raggio gamma entra nell'atmosfera, innesca una cascata di particelle nota come Pioggia Atmosferica Estesa (EAS). Questo processo produce luce Cherenkov, che i telescopi raccolgono usando grandi specchi e telecamere veloci. Le telecamere sono dotate di fotomoltiplicatori che rilevano la luce e la convertono in segnali per l'analisi.

Quando si analizzano i dati raccolti, i telescopi usano un metodo chiamato analisi dei parametri di Hillas. Questo metodo aiuta a classificare gli eventi causati dai raggi gamma e a separarli da altri raggi cosmici che potrebbero interferire.

La rete H.E.S.S. ha subito aggiornamenti nel corso degli anni per migliorare le sue prestazioni. I telescopi più vecchi sono stati potenziati, e un nuovo telescopio con un diametro maggiore è stato aggiunto per estendere il range dei raggi gamma osservabili.

#Identificare le Scie dei Satelliti

L'obiettivo principale di questo studio è identificare l'impatto delle scie dei satelliti sui dati raccolti da H.E.S.S. Per raggiungere questo obiettivo, sono stati analizzati i dati dei telescopi H.E.S.S. per trovare eventuali segnali risultanti dalle scie dei satelliti.

Le scie dei satelliti sono parte dello sfondo notturno (NSB), che include la luce delle stelle, della luna e delle emissioni atmosferiche. Nella nostra analisi, ci siamo concentrati su filtrare le interferenze causate da meteoriti o aerei, che possono anche lasciare scie ma sono meno frequenti.

Identificare le scie dei satelliti comporta diversi passaggi. Innanzitutto, ci concentriamo sui livelli di luminosità nei dati. Poi, cerchiamo un certo numero di pixel unici che si illuminano durante una breve durata, corrispondente alla presenza di un satellite. Infine, applichiamo filtri aggiuntivi per assicurarci che le scie siano effettivamente satelliti e non altre fonti.

#Statistiche di Rilevamento

Nella nostra analisi, abbiamo identificato un totale di 1.658 scie di satelliti dai dati di H.E.S.S. Queste rilevazioni sono state registrate durante vari turni di osservazione. Interessante notare che alcune scie sono apparse in gruppi, probabilmente a causa del lancio di più satelliti in formazione ravvicinata.

L'aumento delle rilevazioni dei satelliti è correlato all'aumento del numero di satelliti in orbita. I dati mostrano un costante aumento del numero di scie rilevate nel tempo, riflettendo la tendenza dei lanci di satelliti.

Alcuni momenti della notte erano più favorevoli per rilevare queste scie, specialmente all'inizio e alla fine del periodo di osservazione quando i satelliti in bassa orbita sono più visibili. Inoltre, fattori come la posizione del sole e l'angolo del telescopio hanno influenzato anche i tassi di rilevamento.

#Impatto sui Dati di H.E.S.S.

Successivamente, abbiamo esaminato come le scie dei satelliti abbiano influenzato i dati reali sui raggi gamma raccolti da H.E.S.S. Una delle principali preoccupazioni era se queste scie avessero causato ‘falsi allarmi’ durante il rilevamento degli eventi. Un falso allarme si verifica quando una scia di un satellite imita il segnale di un raggio gamma, portando a dati errati.

I nostri risultati hanno rivelato che le scie di satelliti più luminose hanno effettivamente causato un aumento degli eventi di falsi allarmi. Anche se l'impatto complessivo sui risultati scientifici delle osservazioni di H.E.S.S. è stato ritenuto piccolo, le scie hanno introdotto un po' di rumore che potrebbe influenzare la qualità dei dati.

Confrontando i dati raccolti durante le scie dei satelliti e i dati di osservazione regolari, abbiamo trovato differenze osservabili in alcuni parametri importanti per l'analisi degli eventi gamma. Questi parametri aiutano a determinare l'energia e la direzione dei raggi gamma in arrivo.

#Considerazioni Future

Lo studio evidenzia una preoccupazione continua: poiché i lanci di satelliti continuano, l'impatto sui futuri IACT come il prossimo Cherenkov Telescope Array (CTA) potrebbe diventare più significativo. Rispetto a H.E.S.S., il CTA avrà configurazioni diverse e potrebbe affrontare anche sfide a causa dell'interferenza dei satelliti.

Le previsioni suggeriscono che il numero di scie di satelliti rilevate nel CTA aumenterà significativamente, potenzialmente paragonabile alla quantità di dati persi attualmente a causa di problemi attrezzature nei telescopi esistenti.

Le strategie di mitigazione per questo potenziale problema includono programmazioni osservative pianificate che tengano conto della presenza di satelliti. Ad esempio, le tempistiche di osservazione possono evitare alcune parti della notte quando la probabilità di scie di satelliti è più alta.

Un altro approccio potrebbe comportare l'esclusione dei dati raccolti durante i transiti noti dei satelliti, particolarmente per osservazioni sensibili. Questa rimozione offline dei dati contaminati aiuterebbe a mantenere l'integrità dei futuri studi astronomici.

#Bilanciare Vantaggi e Costi

Mentre valutiamo l'impatto delle costellazioni di satelliti sulle osservazioni astronomiche, è cruciale ricordare i potenziali benefici sociali che forniscono. Internet satellitare ha la potenzialità di estendere la connettività a zone remote dove le infrastrutture tradizionali non sono fattibili.

In regioni come la Namibia, dove si trova H.E.S.S., solo una piccola percentuale della popolazione ha attualmente accesso a Internet. I vantaggi forniti da Internet satellitare per lo sviluppo socio-economico, l'istruzione e la salute dovrebbero essere considerati rispetto agli svantaggi per le osservazioni astronomiche.

#Conclusione

Questo studio fornisce un quadro più chiaro di come le scie dei satelliti influenzino i dati raccolti dai telescopi gamma a terra come H.E.S.S. Sebbene significativo, l'impatto complessivo sembra gestibile con strategie adeguate in atto. Tuttavia, con l'aumento del numero di satelliti, sarà essenziale un monitoraggio continuo e ulteriori ricerche per garantire che le operazioni astronomiche future non siano compromesse.

I risultati sottolineano l'importanza di bilanciare il crescente bisogno di tecnologia satellitare con l'imperativo di mantenere osservazioni astronomiche di alta qualità. Con l'evoluzione delle innovazioni e delle nuove tecnologie, la comunità astronomica deve continuare ad adattarsi e trovare soluzioni che beneficino sia la scienza che la società.