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Es casi asombroso pensar que antes de 1925 la humanidad sabía muy poco sobre la composición de las estrellas. De hecho, desarrollaríamos las teorías de la mecánica cuántica, la relatividad especial y general antes de saber qué hay debajo de la superficie del Sol.

La primera científica en desarrollar una teoría precisa de la composición de las estrellas fue Cecilia Payne-Gaposchkin. Nacida como Cecilia Helena Payne en una pequeña ciudad comercial inglesa en Buckinghamshire en 1900, al hacerlo también desarrollaría la primera imagen precisa de la abundancia de los elementos hidrógeno y helio en todo el Universo.

Pero estos notables descubrimientos no fueron recibidos con la apreciación que uno esperaría. Payne-Gaposchkin se desanimaría de publicar sus hallazgos por un contemporáneo masculino. El revés sería sólo un obstáculo más a superar para Cecilia.

Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979)

Enfrentando los prejuicios y la misoginia que tipificaban a la sociedad en general, y a la ciencia y la academia en particular, a principios del siglo XX, Payne-Gaposchkin mostraría una determinación que la llevó a convertirse en la experta más importante del mundo en estrellas variables y le permitió sentar las bases. para la astrofísica.

A través de pura determinación y determinación, redefiniría nuestra comprensión de la composición de las estrellas y el Universo en general. No está mal para una científica cuyas conferencias ni siquiera aparecían en el catálogo de cursos de su universidad, que también tenía su salario pagado por el mismo instituto como costos de equipo.

De la botánica a la astronomía

La recompensa del joven científico es la emoción emocional de ser la primera persona en la historia del mundo en ver algo o comprender algo. Nada se puede comparar con esa experiencia.

Cecilia Payne-Gaposchkin

Las cosas podrían haber sido muy diferentes para Cecilia Payne-Gaposchkin. Su interés por la ciencia se manifestó primero como una fascinación por el mundo natural y la botánica. Un indicio de su futuro como astrónoma y astrofísica brilló cuando Cecilia tenía solo diez años y observaba, paralizada, cómo un meteorito atravesaba el cielo nocturno.

El interés de Payne por la naturaleza fue fomentado por su madre, Emma Leonora Helena Payne, después de que su padre Edward falleciera cuando ella tenía solo cuatro años. La muerte de su padre, que se ahogó en un canal en circunstancias cuestionables, dejó a la joven Cecilia desolada y a su madre a criar sola a la futura astrónoma y a sus dos hermanos.

Emma impulsó fuertemente la educación de sus tres hijos, de los cuales Cecilia era la mayor, introduciéndolos a la literatura a temprana edad. Los rasgos de Cecilia como científica se verían reforzados aún más por su experiencia en su primera escuela dirigida por Elizabeth Edwards, que fomentaba fuertemente la memorización de hechos y cifras.

Más allá de esto, la Sra. Edwards enseñaría activamente a sus alumnos, incluidas las niñas, geometría y álgebra. La joven Cecilia se deleitaba resolviendo ecuaciones cuadráticas.

Mi madre me había hablado de las arañas de trampilla de la Riviera, la mimosa y las orquídeas, y me deslumbró un instante al reconocerla. Por primera vez, conocí el salto del corazón, la iluminación repentina, que se convertiría en mi pasión.

A la edad de doce años, Cecilia se vio obligada a mudarse de escuela cuando su familia se mudó de Wendover a Londres. Su nueva escuela, St Marys College, Paddington, no podría haber sido menos parecida a la Sra. Edwards. Al igual que sus contemporáneas femeninas, en la escuela de la Iglesia de Inglaterra, con su fuerte énfasis en la religión y los valores tradicionales, a Cecilia se le ofrecería poco estímulo educativo y aún menos estímulo para embarcarse en una carrera científica.

De hecho, fue aquí donde un maestro le diría con confianza a Payne-Gaposchkin que nunca lograría una carrera en ciencias. Una predicción que bien puede pasar a la historia como una de las peores jamás realizadas por un educador.

La nebulosa trífida de las Vías Lácteas alberga muchas estrellas variables cefeidas. Cecilia Payne-Gaposchkin superaría la adversidad para convertirse en una de las principales expertas en este tipo de estrellas (ESO/VVV consortium/D. Minniti)

Afortunadamente, a la edad de 17 años, se le pediría a Payne-Gaposchkin que se transfiriera a la St. Pauls Girls School en Londres. Aunque inicialmente la mudanza la preocupó, es aquí donde sus maestros le permitirían a Cecilia estudiar elementos de la física como la mecánica, la dinámica, la electricidad y el magnetismo, la luz y la termodinámica.

En St. Pauls, sus maestros la alentaron a dedicarse a la ciencia, lo que le permitió obtener una beca para el Newnham College en 1919, donde estudiaría la mezcla un poco extraña pero ecléctica de botánica, química y astronomía.

Asistiendo a la universidad, parte de la Universidad de Cambridge, Payne-Gaposchkin pronto se aburrió de la botánica. Sus tutores le enseñaron el tema de manera rígida y rígida, transmitiendo información que ella ya sabía, proporcionando así a Cecilia poca estimulación. Recordó, en particular, un incidente en el que descubrió un grupo de desmids mientras estudiaba algas bajo un microscopio. Al pedirle ayuda a su tutor para identificar los organismos, simplemente respondió que no estaba dentro del ámbito de sus estudios, por lo que debería ignorarlo.

Su decisión de cambiar a la astronomía como especialidad se consolidó cuando asistió a una conferencia impartida por el renombrado astrónomo de Cambridge, Sir Arthur Eddington.

Eddington había alcanzado la fama viajando a la isla de Príncipe, en la costa oeste de África, para examinar un eclipse solar que proporcionaría una verificación de la teoría general de la relatividad de Einstein. La conferencia fue sobre el mismo tema y para Payne encendió su deseo de estudiar la naturaleza más allá de la superficie de nuestro planeta.

Cecilia se acercó a Eddington para pedirle un proyecto de investigación. Le planteó el problema de integrar las propiedades de una estrella modelo, comenzando desde las condiciones iniciales en el centro y trabajando hacia afuera.

El problema me perseguía día y noche. Recuerdo un sueño vívido en el que estaba en el centro de Betelgeuse y que, visto desde allí, la solución era perfectamente clara; pero no lo parecía a la luz del día.

Betelgeuse llegaría a ocupar los pensamientos de Cecila Payne-Gaposchkins gracias a un problema planteado por Eddington (ESO/DIGITIZED SKY SURVEY 2/DAVIDE DE MARTIN)

Decepcionada por no poder resolver el problema, llevó sus cálculos a Eddington incompletos. No tenía por qué haberse preocupado. Eddington le reveló con una sonrisa jovial que él tampoco había podido resolver el acertijo y ¡había pasado años intentándolo!

Construyendo los cimientos de la Astrofísica

No emprender una carrera científica en busca de fama o dinero. Hay formas más fáciles y mejores de llegar a ellos. Emprendedlo sólo si nada más os satisface; porque nada más es probablemente lo que recibirás. Tu recompensa será la ampliación del horizonte a medida que asciendes. Y si logras esa recompensa no pedirás otra.

Cecilia Payne-Gaposchkin

Eddington estaba fascinada con Payne-Gaposchkin como lo estaba con la astronomía, viendo un gran potencial en la joven. Desafortunadamente, al transferirse a la clase de Ernest Rutherford, Cecilia descubrió que no todos los colegas de Eddington la apoyarían tanto.

Rutherford, que realizaría experimentos que revelarían la estructura del átomo, fue extremadamente cruel con Payne, la única mujer de su clase, alentando a los otros estudiantes, exclusivamente varones, a burlarse de ella y burlarse de ella, algo que hacían con deleite.

Payne-Gaposchkin capeó la tormenta. Ya había experimentado lo que era existir en un mundo dominado por hombres y ya había superado demasiado como para convertirse en mera burla.

Y las indignidades no terminarían ahí. A pesar de completar sus estudios, a las mujeres se les prohibió obtener títulos en el Reino Unido en 1923. Por lo tanto, Payne-Gaposchkin no tendría papeleo para verificar sus logros académicos. Sus posibilidades de obtener una maestría o un doctorado en el Reino Unido eran escasas o nulas.

Fue al asistir a una reunión de la Royal Astronomical Society que las opciones de Cecilia mejoraron notablemente. Su nuevo director, Harlow Shipley, obsequió a Payne-Gaposchkin con historias sobre las oportunidades que le aguardarían si se mudara al otro lado del Atlántico hacia los Estados Unidos.

Cecilia necesitó poco más estímulo. Recibió la Beca Pickering a través de Harvard College, tomando la pequeña ayuda financiera ofrecida por la única beca exclusivamente para mujeres en ese momento y usándola para mudarse a Estados Unidos. Su asociación con Havard continuaría durante muchos años y demostraría ser extremadamente fructífera. De hecho, llegaría a considerar a Boston como su segundo hogar.

Mientras trabajaba bajo los auspicios de Shapely en el Harvard College Observatory, continuó sus estudios, finalizando lo que sería su tesis doctoral Stellar Atmospheres .

Cecilia Payne-Gaposchkin y dos astrónomos que tendrían una gran influencia en los inicios de su carrera. Eddington (centro) la inspiraría a embarcarse en el estudio de la astronomía y Ruessell (derecha) la animaría a no publicar su descubrimiento más importante en su tesis doctoral.

En el trabajo, Payne-Gaposchkin sería la primera persona en sugerir que el hidrógeno era el elemento más abundante en el universo y el componente principal de las estrellas. En ese momento, los científicos creían que el Sol y otras estrellas tenían una composición química similar a la de la corteza terrestre. El físico estadounidense Henry Norris Russell ha sido pionero en la idea de que si la temperatura de la Tierra se elevara a la del Sol, tendría una firma espectral igual a la de nuestra estrella.

El hallazgo de Payne-Gaposchkins se opuso a esta idea y surgió del hecho de que ella tenía una comprensión mucho mejor de los espectros atómicos que sus contemporáneos. Desafortunadamente, American Russell no estuvo de acuerdo con su conclusión y la convenció de que la dejara fuera de su tesis.

Payne luego reflexionó sobre su arrepentimiento con respecto a haber sido persuadida de no publicar sus hallazgos. No fue un error que Payne nunca estaría convencido de volver a cometer.

Yo tenía la culpa de no haber insistido en mi punto. Me había rendido a la Autoridad cuando creía que tenía razón. Ese es otro ejemplo de Cómo no hacer investigación. Lo anoto aquí como una advertencia para los jóvenes. Si está seguro de sus hechos, debe defender su posición.

Por lo que vale, Russell también se arrepentiría de su decisión de presionar a Cecilia. Russell publicó un artículo de 1929 que acreditaba a Cecilia como el trabajo anterior de Payne y sus descubrimientos.

Debe ser una de las injusticias más atroces en la historia de la astronomía que a Russell todavía se le atribuye erróneamente hasta el día de hoy el descubrimiento de Payne-Gaposchkins.

El astrónomo ruso-estadounidense Otto Struve reconoció más tarde la genialidad de la tesis de Payne-Gaposchkins y la describió como la tesis doctoral más brillante jamás escrita en astronomía.

A las estrellas y más allá

La recompensa del viejo científico es la sensación de haber visto crecer un vago boceto hasta convertirse en un paisaje magistral.

Cecilia Payne-Gaposchkin

En 1934, en una visita a Alemania para una reunión de astronomía, Cecilia conoció a un joven astrónomo ruso, Sergei Gaposchkin. El astrónomo estaba exiliado de su país natal por sus convicciones políticas, y Cecilia encontró en sus luchas un eco de las suyas. Estaba decidida a ayudar a Sergei a encontrar un lugar seguro y consistente para practicar la ciencia.

De hecho, al obtener Sergei una visa como apátrida, Cecilia le encontró un puesto de investigación en Harvard. Para sorpresa de sus colegas, los dos se casaron a fines de 1934. Las dudas iniciales de que el matrimonio no duraría estaban mal fundadas.

Cecilia Payne-Gaposchkin y Sergei Gaposchkin tendrían tres hijos y permanecerían casados ​​hasta su muerte en 1979. Los dos también formarían una sólida asociación en investigación, escribiendo varios artículos y libros juntos. Incluso comenzaron su propia granja, aunque es innegable que Sergei disfrutó de la vida de granjero mucho más que Cecilia.

El descubrimiento de las abundancias de hidrógeno y helio en el Universo y la composición de las estrellas no sería la única contribución sustancial de Payne-Gaposchkins a la astronomía y al floreciente campo de la astrofísica.

La evolución del eco de luz alrededor de V838 Monocerotis una estrella variable. Cecilia Payne fue una de las destacadas expertas en esta variedad de estrella. (ESO)

Después de completar su doctorado, Payne-Gaposchkin comenzaría a estudiar estrellas de alta luminosidad para comprender la composición de la Vía Láctea. El período marcó el comienzo de la fascinación de Payne-Gaposchkins por las estrellas variables, estrellas que muestran fluctuaciones periódicas de brillo durante períodos de tiempo y novas radicalmente diferentes. Esta especialización condujo al libro Estrellas de alta luminosidad , publicado en 1930.

Cecilia y Sergei emprendieron una audaz investigación de estrellas variables, durante los años 30 y 40, realizarían cerca de 1,3 millones de observaciones de estrellas variables, con la mente de Payne-Gaposchkins para memorizar hechos y cifras convirtiéndola en casi un compendio andante de tales objetos. Uno de sus artículos publicado en 1938 sería el tomo de referencia sobre estrellas variables durante décadas.

Durante la década de 1960, Cecilia y Sergei centrarían su atención en las pequeñas galaxias irregulares situadas junto a la Vía Láctea, las Nubes de Magallanes y las estrellas variables situadas en su interior. Harían otra contribución asombrosa a la astronomía durante este estudio, catalogando más de 2 millones de estimaciones visuales de las magnitudes de estas estrellas.

En 1956, Payne-Gaposchkin finalmente recibió el título de profesora, lo que la convirtió en la primera mujer en la historia de Harvard en recibir tal galardón. También sería nombrada directora de un departamento en Harvard, también la primera mujer en ser reconocida de esta manera. Si bien nadie podría estar en desacuerdo con que el galardón estaba insultantemente atrasado, fue un pequeño paso positivo en la dirección correcta, que finalmente abrió la puerta a las profesoras en los EE. UU.

El legado de Cecilia Payne-Gaposchkin

La contribución científica más espectacular de Payne-Gaposchkins fue el descubrimiento de que el hidrógeno es millones de veces más abundante que cualquier otro elemento del universo. Todo estudiante de secundaria sabe que Newton descubrió la gravedad, que Darwin descubrió la evolución, incluso que Einstein descubrió la relatividad. Pero cuando se trata de la composición de nuestro universo, los libros de texto simplemente dicen que el elemento predominante en el universo es el hidrógeno. Y nadie se pregunta cómo sabemos

Jeremy Knowles, decano de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Harvard (2002)

A pesar de esperar tanto tiempo para ser nombrado profesor, la vida de Payne-Gadoschkins no estaría corta de elogios. En 1934, la Sociedad Astronómica Estadounidense reconoció su importante contribución a la astronomía al otorgarle el Premio Annie J. Cannon.

En 1936 se convertiría en miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense, y las décadas de 1940 y 1950 marcaron la concesión de varios doctorados honorarios, que no deben verse como meros premios de consolación por el doctorado real por el que se había esforzado y que se le había negado.

Continuando con su progreso pionero para las mujeres en las ciencias, en 1976 se convertiría en la primera mujer en recibir el Premio Henry Russell de la Sociedad Astronómica Estadounidense. La astrónoma, que publicaría más de 150 artículos y varios libros durante su carrera, recibiría otro honor en 1977 cuando el astroide 1974 CA, que ocupaba el cinturón de asteroides entre Júpiter y Marte, pasó a llamarse 2039 Payne-Gaposchkin.

Entre los miles de asteroides entre Marte y Júpiter se encuentra 2039 Payne-Gaposchkin, un testimonio de la mujer que descubrió la composición de las estrellas.
(Emer O Boyle, Meadhbh OConnor)

Después de su retiro parcial en 1966, Payne-Gaposchkin continuaría dando conferencias inspirando a la próxima generación de astrónomos. Su último artículo académico se publicó en 1977, solo unos meses antes de su muerte en diciembre de ese año.

Durante el curso de su vida, Cecilia Payne-Gaposchkin cambiaría nuestra comprensión del Universo de una manera no menos profunda que la que hicieron sus colegas físicos. Sin duda, su nombre, por lo tanto, debe figurar junto a luminarias como Copérnico, Newton y Einstein.

Sin embargo, debido a su género, su genio apenas fue reconocido durante su vida y, lamentablemente, su nombre todavía se omite en muchos libros de texto y no es tan prominente como los nombres de sus homólogos masculinos o como exigen sus logros.

Está muy claro que, al convertirse en la primera persona en conocer la verdadera composición del universo, su estrella brilla tanto o más que cualquier otro científico. Y sin ella, es posible que todavía no sepamos por qué.