Om våra ögon kunde se högenergistrålning som kallas gammastrålar, Månen skulle se ljusare ut än solen! Det är så NASA:s Fermi Gamma-ray rymdteleskop har sett vår granne i rymden under det senaste decenniet.

Gammastrålningsobservationer är inte tillräckligt känsliga för att tydligt se formen på månens skiva eller några ytegenskaper. Istället, Fermis Large Area Telescope (LAT) upptäcker ett framträdande sken centrerat på månens position på himlen.

Mario Nicola Mazziotta och Francesco Loparco, båda vid Italiens nationella institut för kärnfysik i Bari, har analyserat månens gammastrålning som ett sätt att bättre förstå en annan typ av strålning från rymden:snabbrörliga partiklar som kallas kosmiska strålar.

"Kosmiska strålar är mestadels protoner som accelereras av några av de mest energiska fenomenen i universum, som sprängvågorna av exploderande stjärnor och strålar som produceras när materia faller in i svarta hål, " förklarade Mazziotta.

Eftersom partiklarna är elektriskt laddade, de påverkas starkt av magnetfält, som månen saknar. Som ett resultat, även kosmiska strålar med låg energi kan nå ytan, förvandla månen till en praktisk rymdbaserad partikeldetektor. När kosmiska strålar slår, de interagerar med månens pulverformiga yta, kallad regoliten, för att producera gammastrålning. Månen absorberar de flesta av dessa gammastrålar, men några av dem flyr.

Mazziotta och Loparco analyserade Fermi LAT-månobservationer för att visa hur utsikten har förbättrats under uppdraget. De avrundade data för gammastrålar med energier över 31 miljoner elektronvolt – mer än 10 miljoner gånger större än energin i synligt ljus – och organiserade dem över tiden, visar hur längre exponeringar förbättrar sikten.

"Sedd vid dessa energier, Månen skulle aldrig gå igenom sin månatliga cykel av faser och skulle alltid se full ut, sa Loparco.

När NASA siktar på att skicka människor till månen senast 2024 genom Artemis-programmet, med det slutliga målet att skicka astronauter till Mars, förståelse av olika aspekter av månmiljön får ny betydelse. Dessa gammastrålningsobservationer är en påminnelse om att astronauter på månen kommer att kräva skydd från samma kosmiska strålar som producerar denna högenergiska gammastrålning.

Medan månens gammastrålning är överraskande och imponerande, solen lyser starkare i gammastrålar med energier högre än 1 miljard elektronvolt. Kosmiska strålar med lägre energi når inte solen eftersom dess kraftfulla magnetfält skärmar bort dem. Men mycket mer energisk kosmisk strålning kan penetrera denna magnetiska sköld och träffa solens tätare atmosfär, producerar gammastrålar som kan nå Fermi.

Även om gammastrålmånen inte visar en månatlig cykel av faser, dess ljusstyrka ändras över tiden. Fermi LAT-data visar att månens ljusstyrka varierar med cirka 20 % under solens 11-åriga aktivitetscykel. Variationer i intensiteten av solens magnetfält under cykeln förändrar hastigheten för kosmiska strålar som når månen, förändra produktionen av gammastrålar.