Księżyc świeci jaśniej niż Słońce w danych z satelity Fermi

Gdybyśmy mogli obserwować wysokoenergetyczne promieniowanie, tak zwane promienie gamma, za pomocą naszych oczu, Księżyc byłby dla nas jaśniejszy od Słońca. Tak przynajmniej Kosmiczny Teleskop Fermi obserwuje naszego satelitę przez ostatnie dziesięć lat.

Obserwacje w zakresie promieniowania gamma nie są tak dokładne, aby można było wyraźnie obserwować dysk Księżyca czy jakiekolwiek obiekty na jego powierzchni. Zamiast tego teleskop LAT (Large Area Telescope) zainstalowany na satelicie Fermi rejestruje intensywną poświatę wyśrodkowaną na położeniu Księżyca na niebie.

Mario Nicola Mazziotta oraz Francesco Loparco z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Bari analizują poświatę promieniowania gamma z Księżyca, aby zrozumieć inny rodzaj promieniowania: promienie kosmiczne.

“Promienie kosmiczne to przede wszystkim protony przyspieszone przez jedne z najbardziej energetycznych zjawisk we wszechświecie, takie jak fale uderzeniowe eksplodujących gwiazd oraz dżety emitowane z bezpośredniego otoczenia czarnych dziur” tłumaczy Mazziotta.

Ponieważ cząstki są elektrycznie naładowane, silnie na nie wpływają pola magnetyczne, a takiego pola Księżyc nie ma. Dzięki temu nawet niskoenergetyczne promienie kosmiczne mogą dotrzeć do powierzchni zmieniając Księżyc w pożyteczny detektor cząstek w przestrzeni kosmicznej. Uderzając w powierzchnię Księżyca, promienie kosmiczne oddziałują z pyłową powierzchnią Księżyca, z regolitem, emitując promienie gamma. Księżyc pochłania większość z tych promieni gamma, ale część z nich ucieka.

Mazziotta i Loparco przeanalizowali obserwacje księżyca prowadzone za pomocą Fermi LAT i wykazali jak obraz Księżyca poprawił się w trakcie misji. Badacze zebrali dane w zakresie gamma, o energii powyżej 31 milionów elektronowolttów – ponad 10 milionów razy wyższej od energii promieniowania widzialnego – i przedstawili je w kolejności powstawania, pokazując jak dłuższe ekspozycje poprawiły obraz.

Z uwagi na to, że NASA planuje powrót człowieka na Księżyc do 2024 roku w ramach misji Artemis, a póżniej także podróż człowieka na Marsa, zrozumienie różnych aspektów środowiska księżycowego nabiera nowego znaczenia. Owe obserwacje w zakresie promieniowania gamma przypominają nam, że astronauci na Księżycu będą wymagali ochrony od tych samych promieni kosmicznych, które odpowiadają za to wysokoenergetyczne promieniowanie gamma.

Choć poświata gamma Księżyca jest zaskakująca i imponująca, Słońce święci jaśniej w zakresie gamma o energii powyżej 1 miliarda elektronowoltów. Promienie kosmiczne o niższe energii nie dosięgają Słońca, ponieważ jego potężne pole magnetyczne na to nie pozwala. Bardziej energetyczne promienie kosmiczne potrafią przebić się przez tą osłonę magnetyczną i dotrzeć do gęstszej atmosfery słońca, gdzie emitują promienie gamma, które docierają do Fermiego.

Choć Księżyc obserwowany w zakresie promieniowania gamma nie wykazuje zmienności związanej z miesięcznym cyklem faz, jego jasność zmienia się w czasie. Dane z satelity Fermi LAT wskazują, że jasność Księżyca zmienia się o około 20% w trakcie 11-letniego cyklu aktywności słonecznej. Zmiany intensywności pola magnetycznego Słońca w tym cyklu zmieniają ilość promieni kosmicznych docierających do Księżyca, a tym samym ilość emitowanych promieni gamma.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.