2019-08-16 00:37:02
在费米的图像中月亮比太阳更亮

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如果我们的眼睛能够看到称为伽马射线的高能辐射,那么月亮会比太阳更亮!这就是美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜在过去十年中在太空中看到我们的邻居的方式。

伽马射线观测不够灵敏,无法清楚地看到月球盘的形状或任何表面特征。相反,费米的大面积望远镜(LAT)探测到以月球在天空中的位置为中心的突出发光。

意大利巴里国家核物理研究所的Mario Nicola Mazziotta和Francesco Loparco一直在分析月球的伽马射线发光,以此更好地了解太空中另一种类型的辐射:快速移动的粒子称为宇宙射线。

Mazziotta解释说:“宇宙射线主要是由宇宙中一些最有活力的现象加速的质子,就像物质落入黑洞时爆炸的恒星和喷射的爆炸波。”

由于粒子是带电的,它们受到月球所缺乏的磁场的强烈影响。因此,即使是低能宇宙射线也可以到达地表,将月球变成一个方便的基于空间的粒子探测器。当宇宙射线撞击时,它们与月亮的粉末表面相互作用,称为风化层,产生伽马射线发射。月亮会吸收大部分伽马射线,但其中一些会逃逸。

Mazziotta和Loparco分析了Fermi LAT月球观测,以显示在任务期间视野如何改善。他们收集能量超过3100万电子伏特的伽马射线数据 - 比可见光能量大1000多万倍 - 并随着时间的推移组织起来,显示曝光时间越长改善视野。

“看到这些能量,月亮将永远不会经历每个月的阶段,并且总是看起来很满,”Loparco说。

由于美国国家航空航天局决定在2024年通过阿耳特弥斯计划将人类送上月球,最终的目标是将宇航员送往火星,了解月球环境的各个方面具有新的重要性。这些伽马射线观测提醒人们,月球上的宇航员需要保护免受产生这种高能γ辐射的相同宇宙射线的影响。

虽然月球的伽马射线发光令人惊讶且令人印象深刻,但太阳确实在能量高于10亿电子伏特的伽马射线中发出更亮的光。具有较低能量的宇宙射线不会到达太阳,因为它强大的磁场将它们屏蔽掉。但是更有能量的宇宙射线可以穿透这个磁屏蔽并击中太阳的密集大气层,产生可以到达费米的伽马射线。

尽管伽玛射线月球没有显示月相周期,但其亮度确实会随着时间而变化。费米LAT数据显示,在太阳的11年活动周期中,月亮的亮度变化约20%。周期中太阳磁场强度的变化改变了到达月球的宇宙射线的速率,改变了伽马射线的产生。

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