A nő, aki elsőként fedezte fel, miből állnak a csillagok? — Cecilia Payne a hazájában még diplomát sem kaphatott

Cecilia Payne munkáját 35 évvel később a kiváló csillagász, Otto Struve úgy emlegette, mint „a csillagászatban valaha írt legbriliánsabb doktori értekezést”.

Hogy lett Cecilia Payne asztrofizikus?

Bár érthetetlen módon nem kapcsolják a nevéhez a felfedezését, a brit származású amerikai csillagász, Cecilia Payne jött rá először, hogy hogy az univerzum legelterjedtebb eleme a hidrogén.

Cecilia Payne (1900–1979) az angliai Wendoverben született. Amikor beiratkozott a Cambridge-i Egyetemre, tudta, hogy valamilyen tudományt szeretne tanulni, de nem volt biztos benne, hogy melyiket. Véletlenül hallgatta meg Arthur Eddington csillagász nyilvános előadását az 1919-es napfogyatkozás megfigyelésére indított expedíciójáról, egy megfigyelésről, amely bizonyította Einstein általános relativitáselméletét. Ez az előadás vezette a fizikához.

Később a Cambridge-i Obszervatórium nyílt estét tartott a nagyközönség számára, a kérdései miatt odahívták a professzort, aki, miután elmondta neki, hogy csillagász szeretne lenni, meghívta az Obszervatórium könyvtárát, ahol hozzáférhetett az akkori legújabb csillagászati ​​folyóiratokhoz. Így indult csillagász karrierje.

Mivel hazájában legfeljebb tanár lehetett volna, más diploma megszerzésére nem volt esélye,  1923-ban elhagyta Angliát és az Egyesült Államokba költözött, ahol élete hátralévő részét töltötte, és ahol találkozott Harlow Shapley-vel, a Harvard College Obszervatórium új igazgatójával, aki ösztöndíjat ajánlott neki. 

Mire jött rá Cecilia Payne?

Mire megérkezett a Harvardra, már régóta folyamatban volt a csillagspektrumok átfogó tanulmányozása. Cecilia Payne, aki a kvantumfizika új tudományát tanulmányozta, egy hosszú projektbe kezdett a csillagok spektrumában található abszorpciós vonalak mérésére, és két éven belül elkészítette doktori disszertációját, amely az első volt a Harvard College Obszervatóriumában végzett munkájáért. Ebben kimutatta, hogy a csillagok spektrumában mutatkozó nagyfokú eltérések főként az atomok eltérő ionizációs állapotának és így a csillagok eltérő felületi hőmérsékletének tudhatók be, nem pedig az elemek eltérő mennyiségének. Kiszámította tizennyolc elem relatív mennyiségét, és kimutatta, hogy az összetételek közel azonosak a különböző típusú csillagok között. Meglepő módon felfedezte, hogy a Nap és a többi csillag szinte teljes egészében hidrogénből és héliumból, a két legkönnyebb elemből áll. Az összes nehezebb elem, mint például a Föld nagy részét alkotó elemek, a csillagok tömegének kevesebb mint két százalékát teszik ki.

A látható univerzum tömegének nagy részét a hidrogén, a legkönnyebb elem teszi ki, és nem a nehezebb elemek, amelyek a csillagok spektrumában hangsúlyosabbak! Ez valóban forradalmi felfedezés volt. Shapley elküldte Payne disszertációját Russell professzornak a Princetonba, aki tájékoztatta őt, hogy az eredmény „egyértelműen lehetetlen”. Karrierje védelme érdekében Payne egy kijelentést illesztett be a disszertációjába, miszerint a hidrogén és a hélium számított mennyiségei „szinte biztosan nem valósak”.

Csillagásztársai kétségtelenül értékelni kezdték zsenialitását. 1976-ban az Amerikai Csillagászati ​​Társaság a rangos Henry Norris Russell-díjjal tüntette ki. Köszönőbeszédében ezt mondta: