Queste immagini mostrano la visione in costante miglioramento del bagliore di raggi gamma della Luna dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA. Ogni immagine di 5x5 gradi è centrata sulla Luna e mostra raggi gamma con energie superiori a 31 milioni di elettronvolt, o decine di milioni di volte quella della luce visibile. A queste energie, la Luna è in realtà più luminosa del Sole. I colori più luminosi indicano un numero maggiore di raggi gamma. Questa sequenza di immagini mostra quanto tempo l'esposizione, da due a 128 mesi (10,7 anni), migliorato la vista. Credito:Collaborazione NASA/DOE/Fermi LAT
Se i nostri occhi potessero vedere radiazioni ad alta energia chiamate raggi gamma, la Luna apparirebbe più luminosa del Sole! È così che il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA ha visto il nostro vicino nello spazio negli ultimi dieci anni.
Le osservazioni dei raggi gamma non sono abbastanza sensibili da vedere chiaramente la forma del disco lunare o qualsiasi caratteristica della superficie. Anziché, Il Large Area Telescope (LAT) di Fermi rileva un bagliore prominente centrato sulla posizione della Luna nel cielo.
Mario Nicola Mazziotta e Francesco Loparco, entrambi presso l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Bari, hanno analizzato il bagliore dei raggi gamma della Luna come un modo per comprendere meglio un altro tipo di radiazione dallo spazio:particelle in rapido movimento chiamate raggi cosmici.
"I raggi cosmici sono per lo più protoni accelerati da alcuni dei fenomeni più energetici dell'universo, come le onde esplosive di stelle che esplodono e getti prodotti quando la materia cade nei buchi neri, " ha spiegato Mazziotta.
Poiché le particelle sono caricate elettricamente, sono fortemente influenzati dai campi magnetici, che manca alla Luna. Di conseguenza, anche i raggi cosmici a bassa energia possono raggiungere la superficie, trasformando la Luna in un pratico rivelatore di particelle spaziale. Quando i raggi cosmici colpiscono, interagiscono con la superficie polverosa della Luna, chiamato la regolite, per produrre emissione di raggi gamma. La Luna assorbe la maggior parte di questi raggi gamma, ma alcuni scappano.
Mazziotta e Loparco hanno analizzato le osservazioni lunari di Fermi LAT per mostrare come la vista sia migliorata durante la missione. Hanno raccolto i dati per i raggi gamma con energie superiori a 31 milioni di elettronvolt, più di 10 milioni di volte superiori all'energia della luce visibile, e li hanno organizzati nel tempo, mostrando come le esposizioni più lunghe migliorano la vista.
"Visto a queste energie, la Luna non attraverserebbe mai il suo ciclo mensile di fasi e sembrerebbe sempre piena, ", ha detto Loparco.
Mentre la NASA punta a inviare esseri umani sulla Luna entro il 2024 attraverso il programma Artemis, con l'obiettivo finale di inviare astronauti su Marte, la comprensione dei vari aspetti dell'ambiente lunare assume una nuova importanza. Queste osservazioni di raggi gamma ricordano che gli astronauti sulla Luna avranno bisogno di protezione dagli stessi raggi cosmici che producono questa radiazione gamma ad alta energia.
Mentre il bagliore dei raggi gamma della Luna è sorprendente e impressionante, il Sole brilla di più nei raggi gamma con energie superiori a 1 miliardo di elettronvolt. I raggi cosmici con energie più basse non raggiungono il Sole perché il suo potente campo magnetico li scherma. Ma raggi cosmici molto più energetici possono penetrare questo scudo magnetico e colpire l'atmosfera più densa del Sole, producendo raggi gamma che possono raggiungere Fermi.
Sebbene la Luna a raggi gamma non mostri un ciclo mensile di fasi, la sua luminosità cambia nel tempo. I dati Fermi LAT mostrano che la luminosità della Luna varia di circa il 20% durante il ciclo di attività di 11 anni del Sole. Le variazioni dell'intensità del campo magnetico del Sole durante il ciclo modificano la velocità dei raggi cosmici che raggiungono la Luna, alterare la produzione di raggi gamma.
