Hace 100 años, Cecilia Payne descubrió de qué están hechas las estrellas y revolucionó nuestra forma de ver el universo

Un cielo nocturno estrellado es un semillero de historias, poesía, literatura y ciencia. Desde la antigüedad, los astros han guiado a la humanidad, ayudando a nuestros antepasados a navegar por los mares, explorar nuevos territorios, sembrar y cosechar la tierra o, no menos importante, inspirando mitos y leyendas que fundaron nuestras civilizaciones.

Cecilia Payne-Gaposchkin, astrónoma y astrofísica británico-estadounidense, tenía apenas 25 años cuando se atrevió a enfrentarse a una comunidad científica conservadora y sexista, presentando una tesis sobre la composición de las estrellas, que cambió la forma en que miramos el universo.

Este año celebramos el centenario de su descubrimiento y la mejor manera de celebrar esta importante fecha para la Astronomía es conociendo un poco más la trayectoria de Cecilia Payne y cómo moldeó la investigación sobre el universo.

Un eclipse solar lleva a Cecilia a las estrellas

En 1919, Cecilia Payne ganó una beca al mérito para estudiar botánica, física y química en el Newnham College, Universidad de Cambridge. Pero una conferencia del astrofísico británico Arthur Eddington sobre el eclipse solar del 29 de mayo de ese mismo año cambiaría para siempre su trayectoria como científica.

Terminaría su carrera en Astronomía, pero no recibió su diploma, pues hasta 1948 Cambridge reconoció este título sólo para hombres.

Cecilia Payne partió luego a Estados Unidos en busca de mejores oportunidades e ingresó al Observatorio del Harvard College en 1923, a través de un programa creado específicamente para incentivar a las mujeres a estudiar en el observatorio.

Entre 1885 y 1927, el Observatorio de Harvard College empleó a unas 80 mujeres que estudiaban fotografías de estrellas realizadas en placas de vidrio. Se las conoció como las "mujeres informáticas " de Harvard y realizaron numerosos descubrimientos en el campo de la Astronomía, como las galaxias, las nebulosas o nuevos métodos para medir distancias en el espacio.

Una teoría revolucionaria pero ridiculizada

Cecilia Payne utiliza sus conocimientos de física cuántica para estudiar la composición de las estrellas. Harlow Shapley, director del Observatorio de la Universidad de Harvard, queda sorprendido por sus hallazgos y la anima a presentarlos en una tesis doctoral.

En 1925, Cecilia Payne expuso su teoría revolucionaria en un ensayo titulado "Stellar Atmospheres, a Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars".

Payne aplica la teoría de ionización del astrofísico indio Meghnad Saha para relacionar la clasificación estelar de las estrellas con sus temperaturas absolutas.

Su trabajo también está respaldado por la catalogación que su colega Annie Jump Cannon realizó de miles de espectros estelares, lo que le permitió obtener información sobre la temperatura, luminosidad y composición química de las estrellas.

El helio y especialmente el hidrógeno son los principales componentes de las estrellas, argumenta, concluyendo que el hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo.

Su tesis contradice las creencias de la época, que daban por sentado que la composición química de las estrellas es bastante similar a la de la Tierra . La teoría de Cecilia Payne es pues rápidamente cuestionada e incluso ridiculizada.

Henry Norris Russell, un astrónomo muy respetado en la Universidad de Princeton en ese momento, la disuadió de defender su tesis porque estaba convencido de que era pura fantasía.

Payne no se dejó intimidar, pero tendría que esperar hasta 1929 para verlo finalmente validado por la comunidad científica. El propio Henry Norris Russell llega al mismo resultado en sus investigaciones posteriores.

Un largo camino hacia el reconocimiento

Cecilia Payne continúo sus investigaciones en Harvard, estudiando estrellas de alta luminosidad, con el objetivo de comprender la estructura de la Vía Láctea y las Nubes de Magallanes .

En 1943, se convirtió en miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias, enseñando varias materias en Harvard. Sin embargo, recién a partir de 1945 sus cursos empezaron a aparecer en los anuarios de la universidad.

El astrofísico Donald Menzel asumió la dirección del observatorio en 1954 y, dos años más tarde, finalmente promovió a Cecilia Payne a profesora de tiempo completo en la Facultad de Artes y Ciencias de Harvard.

En 1956, se convirtió en la primera profesora asociada en Harvard, y su cátedra fue la primera ocupada por una mujer en su departamento.

Tres años antes de su muerte, el 7 de diciembre de 1979, Payne recibió un premio por su descubrimiento de la composición de las estrellas, entregado por Henry Norris Russell, quien había juzgado sus conclusiones como "altamente inviables".

La tesis doctoral de Cecilia Payne, presentada en 1925, se considera actualmente un hito en la historia de la Astronomía. Sus hallazgos han ayudado a los investigadores a comprender qué sucede en la superficie de una estrella a lo largo de su vida, específicamente cómo la energía producida en su núcleo viaja a sus capas externas y cómo las estrellas mueren en explosiones en lugar de desvanecerse, débilmente, en un fondo oscuro y misterioso.

Hoy en día existe un consenso entre los científicos de que el estudio de las estrellas está en el corazón de la investigación astronómica. Todo el conocimiento sobre el universo alcanzado hasta ahora, de hecho, tiene su origen en las estrellas. Y es por eso que los descubrimientos de Cecilia Payne fueron cruciales para el avance de la ciencia espacial.

Referencia de la noticia:

Owen Gingrich. “The Most Brilliant Ph.D Thesis Ever Written in Astronomy”. Harvard Smithsonian Center for Astrophysics

Jean Turner. «Cecilia Helena Payne-Gaposchkin». Contributions of 20th Century Women to Physics. UCLA.

Women Astronomical Computers at the Harvard College Observatory. Harvard University