宇宙揭密:月球比太阳更亮(图)

2020-09-09 13:01 作者: 青莲

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如果我们的眼睛可以看到月亮的伽玛射线,那么月亮看上去会比太阳更亮。
如果我们的眼睛可以看到月亮的伽玛射线,那么月亮看上去会比太阳更亮。(图片来源:Adobe Stock)

随着高科技的发展,人类在探索宇宙的道路上,已经迈出了长足的一步。越来越多的宇宙奥秘展现在人类的眼前,原来那遥远的世界,并不是像我们的眼睛所能看到的那样。

我们的眼睛能看见这个五彩斑斓的世界,但是我们的眼睛并不是万能的,这个物质世界里还有很多东西,我们看不见。比如自然界的各种射线,人工发射的无线电波等等。如果我们能够看到这些,世界在我们眼里,会是另一种模样。

美国宇航局(NASA)的费米(Fermi)伽玛射线太空望远镜观测到,月球发出大量伽玛射线,辐射水准竟然远高于太阳。也就是说,如果我们的眼睛可以看到月亮的伽玛射线,那么月亮看上去会比太阳更亮,而且没有阴晴圆缺的变化,一直都是一轮满月。

费米望远镜是帮助天体物理学家探索超大黑洞、脉冲星和观测宇宙射线的,自2008年启用以来,作为了解宇宙射线的方法之一,意大利国家核子物理研究所的Mario Nicola Mazziotta和Francesco Loparco一直利用费米望远镜对月球发出的伽玛射线进行研究。

宇宙射线是在宇宙中快速移动的带电粒子流,主要由质子组成,由高能天文事件发出并加速,比如星体爆炸、活跃星系核(AGN)、或黑洞吞噬天体产生的喷流等。由于宇宙射线是带电的,遇到磁场将发生偏转,因此地球的磁场帮助地球上的生物挡住了大部分宇宙射线。

月球没有像地球一样的磁场,宇宙射线就会直接撞击月球表面,并与月球表面的尘土作用后形成伽玛射线。即便很弱的宇宙射线,遇到月球也会产生伽玛射线。

Mazziotta和Loparco在数年内汇集整理能量超过3100万电子伏特(eV)的伽玛射线数据。发现月球伽玛射线的能量是可见光的1000多万倍。“从这个能量水准的射线来看,月亮没有月相的变化,一直是‘满月’。”Loparco说。

不过宇宙射线、伽玛射线、月球和太阳之间的相互作用很复杂。费米望远镜数据生成的图像,针对的是能量略高于3100万电子伏特的伽玛射线。在这个能量级别上,太阳因磁场的关系,不能如月球那样产生类似能量的伽玛射线,因此月球要比太阳亮。

但由于伽玛射线的能量范围很广,在能量达到数十亿、甚至数万亿电子伏特的时候,高能宇宙射线就能穿过太阳的磁场,产生高能伽玛射线。因此对于10亿电子伏特以上级别的伽玛射线来说,太阳就比月球亮。

但研究者们通过对太阳11年活动周期的观测发现,太阳的磁场也会发生变化,并影响撞击月球的宇宙射线量也有浮动,月球产生的伽玛射线也随之变化,浮动量达到20%。月球发出伽玛射线,对人类的登月任务是一项阻碍。因为宇宙射线和伽玛射线都是有巨大穿透力并具有电离能力的辐射(ionizing radiation),即便是低能伽玛射线,如果暴露在其中的时间太长,对人体也是有害的。

宇航员们登上月球,不仅要防御来自宇宙空间的宇宙射线,还要防护月球发出的伽玛射线。即使是在地球的低空轨道活动,也会暴露在超量辐射的风险中。在月球上工作的时间越长,已接受的辐射达到身体可承受辐射上限的风险越大。因此,他们需要高原子数(原子核内质子数量)的材料作为防护层,比如铅(原子数为82)。

人类一直梦想著有一天能够移民月球,但研究者的发现,使得人类的月球移民计划似乎又多了一个新的障碍。但科学家们通过费米望远镜搜集的数据,帮助人们了解月球上伽玛射线和宇宙射线的风险,发现月球伽玛射线的浮动周期,使得人类可以有意识地把太空活动安排在辐射较低的时期进行。



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