An einem sonnigen Februartag im Frontiers of Flight Museum in Dallas holte eine Gruppe von Studenten Teleskopausrüstung aus einer sperrigen Aktentasche. Auf einem Aufkleber auf dem Gehäuse stand: „Zurücktreten – wir gehen in die Wissenschaft!“
Mithilfe eines Kompasses und einer Spule aus grünem Faden zur Ausrichtung befestigten die Schüler ihr Teleskop auf einem Stativ, mit Blick auf die Sonne.
Am 8. April werden sie das Teleskop erneut aufstellen, dieses Mal an einem Flussufer 140 Meilen südlich von Dallas. Sie werden Bilder der totalen Sonnenfinsternis aufnehmen, bei der der Mond die Sonne scheinbar vollständig verdeckt und eine kurze Periode der Dunkelheit entsteht, die Totalität genannt wird.
Ihre Arbeit wird zu einem nationalen Forschungsprojekt namens „Citizen Continental-America Telescopic Eclipse 2024 Experiment“ oder CATE 2024 beitragen. Unter der Leitung des Southwest Research Institute wird das Projekt Freiwilligenteams damit beauftragen, 35 Teleskope entlang des US-amerikanischen Pfads der Totalität zu handhaben, davon vier in Nordtexas.
Citizen-Science-Bemühungen wie diese werden während der Sonnenfinsternis im ganzen Land stattfinden und sollen die wissenschaftliche Forschung aus dem Elfenbeinturm holen.
„Ein Verständnis der Wissenschaft ist für alle gut“, sagte Amir Caspi, ein Astrophysiker am Southwest Research Institute, der das diesjährige Projekt leitet. „Es ist wirklich wichtig, die Kluft zwischen Wissenschaftlern und allen anderen aufzubrechen.“
Die Sonne studieren
Das Citizen CATE-Projekt zielt darauf ab, das Verständnis der Wissenschaftler über den Stern zu erweitern, der unsere Existenz auf der Erde bestimmt.
„Die Sonne ist im Grunde der Grund dafür, dass alles lebt“, sagte Caspi. „Aber es ist auch der Grund, warum alles tot sein könnte.“
Die Sonne verfügt über ein komplexes Magnetfeld, das gestresst oder verwirrt werden kann, was zu Sonneneruptionen und Stürmen führen kann, die Stromnetze stören, GPS-Signale beeinträchtigen und dazu führen können, dass Satelliten offline gehen.
Um diese Sonnenereignisse vorherzusagen, wollen Forscher das Magnetfeld der Sonne besser verstehen. Eine Möglichkeit hierfür ist die Untersuchung der Korona, der heißen Außenatmosphäre der Sonne, in der geladene Elektronen entlang magnetischer Feldlinien abprallen.
Eine totale Sonnenfinsternis bietet die seltene Gelegenheit, die Korona während der Totalität mit bloßem Auge zu sehen. Die Korona kann bis zu 2 Millionen Grad Fahrenheit heiß werden, ist aber nicht so hell wie die Sonnenoberfläche, die wir tagsüber sehen.
Das diesjährige CATE-Projekt entwickelt das ursprüngliche Experiment von 2017 weiter, indem es die Polarisation misst: die Richtung, in die Sonnenlichtwellen „schwingen“, wenn sie in der Korona gestreut werden. Die Analyse von Polarisationsdaten kann Wissenschaftlern helfen, mehr über die 3D-Struktur der Korona zu erfahren.
„Hoffentlich können wir beobachten, wie sich die Korona der Sonne verändert“, sagte Pat Reiff, ein Astronomieprofessor an der Rice University, der mehrere CATE-Teams in Texas leitet.
Barrieren für die Wissenschaft überwinden
Die CATE-Teams in Nordtexas sind eine Mischung aus Schülern, Lehrern, Gemeindemitgliedern und Rentnern. Kleine und große Lernende werden zusammenarbeiten, um die Sonnenkorona an vier Orten entlang der Sonnenfinsternis einzufangen.
Jo Lin Gowing, Professorin für Maschinenbau an der LeTourneau University, erfuhr über einen Chatserver der Universität von dem Projekt. Sie sah eine Sonnenfinsternis im College und dachte, dass das CATE-Projekt eine großartige Möglichkeit für ihre Studenten wäre, zu lernen und mit der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft zu interagieren.
„Die Menschen müssen wissen, was in der Welt um sie herum vor sich geht“, sagte sie.
Das CATE-Projekt ist eines von vielen Citizen-Science-Projekten, die Gemeinden in die Sonnenfinsternisforschung einbeziehen.
Studenten und Lehrkräfte der Western Kentucky University haben eine App namens SunSketcher entwickelt, mit der Benutzer Bilder der Sonnenfinsternis aufnehmen können, die zur Messung der Form der Sonne verwendet werden. Eclipse Megamovie, organisiert von Forschern der Sonoma State University und der UC Berkeley, sammelt Bilder von Sonnenfinsternissen, um die Bewegungen heißer Plasmaausbrüche, sogenannter Sonnenstrahlen, zu untersuchen.
Solche Projekte geben jedem die Möglichkeit, Wissenschaftler zu werden, ohne teure Ausrüstung kaufen zu müssen. Das Teleskop, die Kamera und die Hardware, die jedes CATE-Team zum Sammeln der Daten verwenden wird, kosten etwa 8.000 US-Dollar.
Nach der Sonnenfinsternis bleiben die Teleskope bei den örtlichen Gemeinden, damit das Lernen fortgesetzt werden kann. Das CATE-Projekt wird Bildungspläne verbreiten, damit Schüler der Kemp High School, der LeTourneau University und des Frontiers of Flight Museum die Ausrüstung nutzen können, um Sterne und Planeten zu betrachten.
Parker Jones, eine Schülerin der Kemp High School, erfuhr von ihrem Robotiklehrer vom CATE-Projekt. Der Teleskopstandort ihres Teams liegt auf einem Feld südlich von Dallas in der Nähe eines Friedhofs und einer Pfirsichfarm.
Am 8. April müssen sie es ohne persönliche Hilfe der CATE-Organisatoren bauen – und hoffen, dass die Sonne nicht vollständig von Wolken verdeckt wird.
„Im Moment scheint es stressig zu sein, es richtig machen zu müssen“, sagte sie, „und zu wissen, dass andere Menschen sich auf das freuen, was man produziert.“
Jones hat den Weltraum schon immer geliebt und freut sich darauf, am Tag der Sonnenfinsternis Daten zu sammeln. Sie freut sich nicht nur als Studentin, sondern auch als Wissenschaftlerin darauf, Zeuge eines himmlischen Ereignisses zu sein.
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