Луна ярче Солнца, но только в гамма-диапазоне

Невидимое свечение. Оказывается, Луна не только светится в видимом световом спектре, но и излучает гамма-лучи. Причем в определенных диапазонах энергии она даже светит ярче, чем Солнце, о чем свидетельствуют измерения космического телескопа Fermi NASA. Излучение высокой энергии создается воздействием космических лучей и солнечного ветра на поверхность Луны. Интересно еще вот что: в свете гамма-излучения луна сияет в полной своей красе даже в новолуние или когда мы видим ее в форме полумесяца.

Исходящее от Луны гамма-излучение находится в диапазоне выше 30 мегаэлектрон-вольт - в этом диапазоне энергий лунное гамма-свечение оказывается более ярким, чем солнечное. © NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Луна полностью подвержена влиянию космоса. Дело в том, что у нее нет ни атмосферы, ни магнитного поля и, следовательно, нет щитов, которые могли бы перехватывать микрометеориты, солнечный ветер и космические лучи. В результате лунная поверхность постоянно подвергается бомбардировке высокоэнергетическими частицами и излучением. Это вызывает электрохимические реакции в реголите, вследствие которых происходит выветривание поверхности Луны.

Вид на Луну с помощью гамма-телескопа

Но, как оказалось, космическая бомбардировка имеет и другой эффект. Как обнаружили Франческо Лопарко и его коллеги из коллаборации Fermi-LAT, такие обстрелы делают Луну чрезвычайно яркой, хотя яркость эта и невидима для наших глаз. Для своего исследования они осуществили оценку данных космического телескопа NASA Fermi, который «прощупывает» небесные просторы в диапазоне гамма-излучения.

При этом в определенные моменты в поле зрения гамма-телескопа попадает и Луна. Таким образом, Лопарко и его команда использовали соответствующие записи для отслеживания и составления характеристики «гамма-свечения» Луны в течение семи лет. Зарегистрированный аппаратурой спектральный диапазон варьировался от 30 мегаэлектрон-вольт до десяти гигаэлектрон-вольт.

Гамма-свечение даже в новолуние

Результат оказался таковым: Луна проявляется в области гамма-излучения как яркий объект и четко выделяется на космическом фоне. Как сообщают исследователи, в области низких энергий детектируемого гамма-спектра спутник Земли сияет даже ярче Солнца. И только при энергиях более одного гигаэлектрон-вольта оно обретает преимущество в яркости, потому что Солнце излучает более коротковолновое высокоэнергетическое гамма-излучение.

Интересно еще вот что: гамма-свечение Луны по все поверхности сохраняется и в новолуние, и тогда, когда она видна в форме полумесяца. «В этих энергиях Луна не проходит свои фазы - она ​​всегда будет выглядеть так, как выглядит в фазе полнолуния», - объясняет Лопарко. Тем не менее, гамма-излучение Луны все же демонстрирует колебания. Как показали измерения, оно варьируется примерно на 20 процентов в течение одиннадцатилетнего солнечного цикла.

Столкновения частиц в реголите

Итак, что же все-таки есть истоком такого явления? Причиной гамма-свечения Луны являются космические лучи и солнечный ветер. Когда они попадают на лунную поверхность без фильтра, который на Земле представляет собой атмосферу и магнитное поле, высокоэнергетические частицы сталкиваются с атомами и молекулами реголита, среди которых имеются также различные оксиды кремния и металла. Как и в ускорителе частиц, эти удары могут вызывать распад атомных ядер, высвобождая, в дополнение к различным элементарным частицам, и гамма-излучение.

Хотя большая часть этого гамма-излучения поглощается самой Луной, часть его все же устремляется в космос, образуя упомянутое лунное гамма-свечение. Поскольку сила солнечного ветра изменяется в течение одиннадцатилетнего солнечного цикла, это также отражается на интенсивности гамма-излучения, создаваемого поверхностью Луны.

С другой же стороны, фазы Луны, которые наблюдаются с Земли, а также новолуние, в этом спектре незаметны, потому что выброс гамма-излучения частично задерживается, а также потому, что в реголите эту реакцию вызывает и космическая радиация из других источников.