觀察特定能量伽馬射線,月球看起來比太陽還要亮

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 20 日 18:32 | 分類 天文 follow us in feedly


對人類來說,天空中最明亮的物體無庸置疑是太陽;然而若我們的眼睛能看到伽馬射線輻射,那麼太陽可能得讓賢,在 NASA 費米伽馬射線太空望遠鏡的眼中,月球可以比太陽還要亮。

磁場和大氣層是地球兩大金鐘罩,保護著地面生物免受來自外太空的高能輻射轟炸,比如宇宙射線、伽瑪射線等,前者主要由高能高速質子構成,可能從太陽、太陽系外的超新星、活躍星系核中產生;後者主要由光子構成,可能從類星體、雙中子星碰撞、活躍星系核中產生。

由於構成宇宙射線的粒子帶電,所以遇到太陽、地球都會被它們的磁場偏轉,然而月球就沒有那麼幸運了,它缺乏磁場保護,別說高能宇宙射線,就連能量最低的宇宙射線都可以輕鬆到達月球表面,這些射線撞擊到物質(月球風化層)後產生伽馬射線,而月球又吸收了大部分新產生的伽馬射線,只有少數逃逸到太空。

來自義大利國家核物理研究所的物理學家 Mario Nicola Mazziotta、Francesco Loparco,收集費米望遠鏡中能量超過 3,100 萬電子伏特的伽馬射線數據(比可見光能量大 1,000 萬倍),並將這長達 10 年的數據拼成長曝圖像(如下圖),指出月球比太陽還要亮。

(Source:NASA

不過這種亮度是在能量約 3,100 萬電子伏特的情況下進行比較,由於太陽磁場極其強大,所以只有最高能量的宇宙射線可以擊中太陽,較低能量的宇宙射線基本上都被太陽磁場偏轉,所以在此能量區間,費米望遠鏡眼中的太陽看起來沒有月球亮;然而若觀察起能量高於 10 億電子伏特的伽馬射線,則太陽看起來依然比月球還亮。

此外,月球的伽馬射線輻射亮度並非恆定不變,而是會受太陽的 11 年磁場活動週期影響,當太陽磁場減弱時,宇宙射線撞擊月球表面的量就會增加。

這項研究也表明,未來如果太空人要進行月球登陸任務,由於伽瑪射線具有強大穿透力,必須先開發能有效隔絕伽馬射線的太空服;此外,在太陽磁場週期最強的時刻,月球伽瑪射線輻射量可減少將近 20%,抓準這個時機點登陸月球或許更加明智。

(首圖來源:NASA

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