Cecilia Payne, la mujer que descubrió la composición del Sol
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Cecilia Payne, cuyas investigaciones han sido fundamentales en el desarrollo de la astrofísica y la cosmología modernas, propuso en 1925 en su tesis doctoral, en la que estudió atmósferas estelares, que las estrellas estaban compuestas principalmente por hidrógeno y helio. Su innovadora conclusión fue rechazada inicialmente pues, por aquel entonces, se pensaba que la composición del Sol era la misma que la de nuestro planeta Tierra.
Cecilia Helena Payne nació el 10 de mayo de 1900 en Wendover, Reino Unido. Estudió primero en el religioso y estricto colegio St. Mary, pero allí desde el principio no encajó, de hecho, fue expulsada por camuflar un libro de Platón que quería leer, con una tapa falsa de la Biblia. Por cierto, ella era zurda pero no se le permitió escribir con esa mano…. Con 12 años su familia se mudó a Londres y entró en la Escuela para Niñas de St. Paul, donde sí destacó como una excelente estudiante. Cuando terminó la secundaria, obtuvo una beca para seguir estudiando en el Newnham College, institución que era parte de la Universidad de Cambridge, con la intención de especializarse en Botánica. La Botánica era entonces una asignatura «aceptablemente femenina». Pero Cecilia aprovechaba, al mismo tiempo, para asistir a conferencias científicas de otros campos, y fue en una conferencia del astrofísico Arthur Eddington, donde comenzó su interés por la Astronomía. Cecilia completó sus estudios, pero no pudo graduarse, Cambridge no otorgó títulos a mujeres hasta 1948. ¿Recordáis que lo mismo le pasó a Rosalind Franklin ?
Ante la imposibilidad de conseguir un título por ser mujer y un futuro laboral limitado a ser profesora, tras mucho buscar y gracias a un programa que animaba a las mujeres a formarse y trabajar en Astronomía, Cecilia consiguió una beca para ir a estudiar al Harvard College Observatory, donde inició su doctorado, mudándose a Estados Unidos en 1923, donde acabó obteniendo la nacionalidad en 1931.
Situémonos un poco en el contexto para entender el trabajo que hizo Cecilia en su tesis doctoral: Las estrellas, según la temperatura interna, pasan por diferentes estadios. Al principio son protoestrellas, millones de años más adelante pueden ser gigante roja, para continuar siendo enana amarilla, enana naranja, enana marrón, enana azul y enana blanca. Cuando la enana blanca se enfría pasa a ser una enana negra, es decir, se apaga o muere. Nuestro Sol es una estrella mediana, de las llamadas enana amarilla, con una temperatura exterior de alrededor de 5605ºC, que se espera tenga una vida de 10 mil millones de años antes de apagarse. Hoy día sabemos que las estrellas consumen hidrógeno y lo transforman en helio y gracias a ello, emiten una gran cantidad de energía química en forma de radiaciones electromagnéticas, de ahí su brillo. Pero por aquel entonces, se pensaba que la composición de nuestro Sol era la misma que la de la Tierra, es decir, que era un astro rocoso.
Pues bien, antes de que Cecilia dejara Cambridge, Reino Unido, tuvo conocimiento del trabajo de un astrofísico indio Meghnad Saha, cuyas teorías en ese momento eran consideradas “demasiado especulativas”, pero ella sí vio su potencial. Saha había señalado la importancia de distinguir entre las líneas de espectro producidas por los átomos y las generadas por los iones. Sin embargo, el ion de hidrógeno, al no tener electrones en órbita, no podía generar líneas espectrales y, a temperaturas estelares la gran mayoría de los átomos de hidrógeno deberían estar ionizados. En su tesis doctoral, Cecilia determinó temperaturas estelares y concentraciones químicas de las estrellas utilizando la ecuación de ionización de Saha, y llegó a la conclusión de que la gran variación en las líneas de absorción estelar se debía a las cantidades diferentes de ionización a diferentes temperaturas, y no a las cantidades diferentes de elementos y que el helio y principalmente el hidrógeno, eran los componentes principales presentes en las estrellas. De hecho, hoy día sabemos que, el hidrógeno es el componente principal de todo el universo. El entonces muy reputado astrónomo, Henry Norris Russell se opuso radicalmente a esta deducción y persuadió a Cecilia de que no pusiera aquella conclusión en su disertación. Ella, con el fin de proteger su reputación científica y sus opciones profesionales de futuro, añadió en la conclusión de su tesis: “Es casi seguro que las enormes abundancias derivadas de esos elementos en la atmósfera estelar no son reales. Probablemente el resultado pueda considerarse, para el hidrógeno, como otro aspecto de su comportamiento anormal… y el helio… posiblemente se desvía por razones similares”. Años más tarde y a la luz de nuevos experimentos, el propio Norris Russell cambió de idea e incluso publicó trabajos en los que defendía el descubrimiento de Cecilia, a pesar de lo cual, a menudo se ha adjudicado a Russell este importante descubrimiento.
Así, en 1925, Cecilia se convirtió en la primera persona en lograr un doctorado en el área de astronomía en el Radcliffe College, tras lo cual tuvo que aceptar un puesto mal pagado como asistente técnica de Sapley en el Observatorio, en esos momentos las mujeres del observatorio de Harvard recibían menos reconocimiento que los hombres, pues no se las consideraba oficialmente científicas. Hasta 1938 no fue nombrada astrónoma y en 1956 pasó a ser la primera mujer profesora asociada en Harvard. Posteriormente también se convertiría en la primera directora de departamento de dicha universidad.
Un dato curioso de Cecilia, es que, aunque se casó en 1934 con Sergei Gaposchkin, a quien conoció en una conferencia en Berlín y ayudó a obtener un trabajo y un visado estadounidenses y huir así de la persecución nazi, no cambió su apellido por el de su marido, como era costumbre en la época, sino que lo agregó al suyo propio, pasando a firmar como Cecilia Payne-Gaposchkin para asegurarse de que las futuras publicaciones, que serían muchas, fueran reconocibles como suyas.
Hasta su muerte el 7 de diciembre de 1979 en Cambridge, Massachusetts, Cecilia escribió varios libros: The Stars of High Luminosity (1934), Variable Stars (1938) y Variable Stars and Galactic Structure (1954) y editó varias revistas. Incluso tras su jubilación, las estrellas continuaron siendo una parte importante de su vida. Se retiró de la enseñanza en 1966 y posteriormente trabajó en el Observatorio Astrofísico Smithsonian desde 1967 hasta su fallecimiento.
Además de una gran astrónoma, Cecilia Payne fue una gran luchadora contra la discriminación de las mujeres. Se describió a sí misma como “una rebelde contra el rol femenino”, declarando que su verdadera rebelión era que “estaba en contra de ser pensada y tratada como un ser inferior”. Gracias a ella, el camino se hizo más fácil para otras astrónomas, como Vera Rubin.
En su memoria el asteroide 2039, descubierto el 14 de febrero de 1974, fue rebautizado en su honor como Payne-Gaposchkin.
Patricia Mazón Canales
Referencias:
