

Un’analisi della luminosità ai raggi gamma della Luna compiuta da Mario Nicola Mazziotta e Francesco Loparco dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Bari usando lo strumento Large Area Telescope (LAT) del telescopio spaziale per i raggi gamma Fermi della NASA ha rivelato che a certe lunghezza d’onda elettromagnetiche la Luna è più luminosa del Sole. Si tratta del risultato dell’interazione della Luna con i raggi cosmici perciò le osservazioni di quei raggi gamma offrono nuove informazioni su eventi cosmici molto energetici ma anche sull’ambiente lunare, il cui studio è diventato più importante in seguito ai nuovi progetti di missioni lunari con astronauti.

Gli studi dell’origine dei raggi cosmici, costituiti per circa il 90% da protoni e per il resto da elettroni e nuclei di vari atomi a energie elevatissime, sono andati avanti per decenni e vari studi hanno raccolto prove che provengono da supernove, buchi neri supermassicci e altri fenomeni molto energetici che possono essere anche in altre galassie. La forte carica delle particelle li rende molto influenzabili dai campi magnetici ma la Luna non ha una magnetosfera perciò rappresenta un bersaglio per i raggi cosmici.

Quando i raggi cosmici colpiscono lo strato superficiale della Luna, la cosiddetta regolite, l’energia dell’impatto viene sprigionata sotto forma di radiazioni elettromagnetiche a energie elevatissime, i raggi gamma. La maggior parte viene assorbita dalla luna ma una parte torna nello spazio, a volte raggiungendo l’orbita terrestre.

Lo strumento LAT del telescopio spaziale per i raggi gamma Fermi ha permesso di raccogliere dalla sua orbita a un’altitudine tra 526 e 544 kilometri circa i raggi gamma con energie superiori ai 31 milioni di elettronvolt, oltre dieci milioni di volte più elevate rispetto a quella della luce visibile.

L’organizzazione delle osservazioni della Luna ai raggi gamma ha mostrato come esposizioni più lunghe hanno migliorato il risultato. L’immagine (NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration) mostra la Luna osservata dal telescopio spaziale per i raggi gamma Fermi con esposizioni che vanno da 2 a 128 mesi.

La luminosità della Luna ai raggi gamma varia nel tempo, non con le fasi lunari mensili alla luce visibile bensì seguendo il ciclo di attività solare di 11 anni con variazioni di circa il 20%. I cambiamenti di intensità del campo magnetico del Sole nel corso di quel ciclo determinano cambiamenti nella quantità di raggi cosmici che raggiungono la Luna.

I raggi gamma osservati rendono la Luna perfino più brillante del Sole ma solo a certe frequenze. Ci sono raggi gamma a energie che superano il miliardo di elettronvolt generati da raggi cosmici a energie elevatissime che riescono a penetrare nel campo magnetico solare colpendo l’atmosfera della nostra stella.

Lo studio dell’ambiente lunare è diventato più importante in seguito ai nuovi progetti della NASA di missioni per inviare astronauti a partire dal 2024. Se esseri umani cominceranno a rimanere a lungo sulla Luna e negli anni successivi viaggeranno a lungo nello spazio profondo richiederanno protezioni anche dai raggi cosmici.