12/12/2019

На изображениях с Ферми НАСА гамма-лучи Луны светят ярче солнца

Если бы наши глаза могли видеть гамма-лучи, Луна была бы ярче Солнца! Вот как космический телескоп НАСА Ферми с гамма-лучами видел нашего соседа в космосе, наблюдая за ним последнее десятилетие.

Наблюдения за гамма-излучением недостаточно чувствительны, чтобы ясно видеть форму диска Луны или любые поверхностные особенности. Вместо этого, Большой Земной Телескоп (LAT) Ферми обнаруживает заметное свечение, центрированное по положению Луны на небе.

Марио Никола Мацциотта и Франческо Лопарко, оба из итальянского Национального института ядерной физики в Бари, анализируют свечение гамма-излучения Луны как способ лучшего понимания другого типа излучения из космоса: быстро движущихся частиц, называемых космическими лучами.

«Космические лучи — это, в основном, протоны, ускоряемые некоторыми из самых энергичных явлений во вселенной, такими как взрывные волны взрывающихся звезд и струй, возникающие при «падении» вещества в черные дыры», — объяснил Мацциотта.

Поскольку частицы электрически заряжены, на них сильно влияют магнитные поля, которых нет на Луне. В результате даже космические лучи низкой энергии могут достигать поверхности, превращая Луну в удобный космический детектор частиц. Когда космические лучи падают, они взаимодействуют с «порошкообразной» поверхностью Луны, называемой реголитом, и способны произвести гамма-излучение. Луна поглощает большую часть этих гамма-лучей, но некоторым из них удается избежать участи быть поглощёнными.

Мацциотта и Лопарко проанализировали лунные наблюдения Fermi LAT, чтобы показать, как улучшилось качество изображения за время миссии. Они собрали данные для гамма-лучей с энергией выше 31 миллиона электроновольт, что более чем в 10 миллионов раз больше, энергии видимого света, и систематизировали их по времени, показывая, как более длинные выдержки улучшают изображение.

«При рассмотрении этих энергий Луна никогда не пройдет месячный цикл фаз и всегда будет выглядеть полной», — сказал Лопарко.

Поскольку НАСА направляет свои усилия на отправку людей на Луну к 2024 году по программе Артемиды с конечной целью отправки астронавтов на Марс, понимание различных аспектов лунной среды приобретает новое значение. Эти наблюдения гамма-излучения являются напоминанием о том, что астронавтам на Луне потребуется защита от тех же космических лучей, которые производят это высокоэнергетическое гамма-излучение.

В то время как гамма-излучение Луны удивительно и впечатляюще, Солнце сияет ярче в гамма-лучах с энергиями, превышающими 1 миллиард электрон-вольт. Космические лучи с более низкими энергиями не достигают Солнца, потому что его мощное магнитное поле экранирует их. Но гораздо более энергичные космические лучи могут проникать через этот магнитный экран и поражать более плотную атмосферу Солнца, производя гамма-лучи, которые могут достигать Ферми.

Хотя гамма-лучи Луны не показывают месячный цикл фаз, их яркость со временем меняется. Данные Fermi LAT показывают, что яркость Луны изменяется примерно на 20% в течение 11-летнего цикла активности Солнца. Изменения интенсивности магнитного поля Солнца в течение цикла изменяют скорость космических лучей, достигающих Луны, изменяя производство гамма-лучей.

Похожие записи