Η επιρροή της Cecilia Payne-Gaposchkin που αλλάζει τη ζωή και διαρκεί

Οι γονείς μου με μεγάλωσαν ώστε να έχω απεριόριστες φιλοδοξίες και να συνεχίζω να κάνω ερωτήσεις. Ευτυχώς, στα τέλη του 20ου αιώνα, μόνο αυτά τα χαρακτηριστικά ήταν αρκετά για να με ωθήσουν σε μια καριέρα ως αστροφυσικός.

Είχα την τύχη να παρακολουθήσω ένα γυμνάσιο αποκλειστικά για κορίτσια και τα μαθήματα φυσικής και μαθηματικών Α-Level ήταν μικρά, αλλά χωρίς στίγμα. Όταν πήγα στο πανεπιστήμιο για να σπουδάσω φυσική το 2006, ήμουν μια από τις λίγες γυναίκες, αλλά οι αριθμοί ήταν αρκετά σημαντικοί που δεν ένιωθα πολύ άβολα. Μόνο όταν ξεκίνησα το διδακτορικό μου δέχτηκα ότι ο σεξισμός ήταν κάτι που με επηρέασε.

Ωστόσο, η εμπειρία μου εξακολουθεί να σηματοδοτεί σημαντική πρόοδο από την εμπειρία των γυναικών στην επιστήμη στις αρχές και στα μέσα του 20ού αιώνα. Η Cecilia Payne-Gaposchkin μπήκε στις αίθουσες διαλέξεων της για να σφυρίξει και να χτυπήσει τα πόδια των ανδρών στις αρχές της δεκαετίας του 1920, και η γεννημένη στη Βόρεια Ιρλανδία αστρονόμος Dame Jocelyn Bell Burnell υπέστη την ίδια ταπείνωση τη δεκαετία του 1960. Πόσο αργοί είμαστε να αλλάξουμε.

Η Payne-Gaposchkin (1900 – 1979) άντεξε αυτή την αναξιοπρέπεια γιατί είχε μια απαράμιλλη ανάγκη να καταλάβει και να ανακαλύψει κάτι νέο. Θα αποφύγω να βουτήξω σε λεπτομέρειες για το τι είναι μια συναρπαστική και εκκεντρική ζωή (η αγαπημένη μου ιδιορρυθμία είναι ότι η κόρη της την περιγράφει ως «εφευρετική πλέκων»). Αντίθετα, θα επικεντρωθώ στο πώς αυτή η ζωή συνεχίζει να εμπνέει τους αστρονόμους ανά τους αιώνες.

Υπάρχουν πολλές αναφορές στον Payne-Gaposchkin στα βιβλία αστρονομίας της δημοφιλούς επιστήμης τώρα. Ένα μεγάλο μέρος των βιβλίων που βρίσκονται στο ράφι μου αναφέρουν την επιστημονική της συνεισφορά… σχεδόν πάντα παράλληλα με το γεγονός ότι της δόθηκαν λιγότερα από όσα έπρεπε από άποψη πιστώσεων.

Σε ένα βιβλίο, Out of the Shadows:Contributions of Twentieth-Century Women to Physics , υπάρχει μια συνεισφορά για αυτήν από κανέναν άλλον από τη Vera Rubin, μια άλλη πρωτοπόρο, αυτή τη φορά στον τομέα της σκοτεινής ύλης. Ενώ αναφέρει το πλαίσιο των ανακαλύψεων του Payne-Gaposchkin, ο Rubin εστιάζει κυρίως στην επιστήμη. Και πολύ σωστά, γιατί η δουλειά της άλλαξε το έδαφος κάτω από τα πόδια μας.

Ο Payne-Gaposchkin άλλαξε την αντίληψή μας για τα αστέρια από απλώς θερμούς πλανήτες, σε τεράστια σώματα που αποτελούνται μόνο από τα πιο απλά στοιχεία:το υδρογόνο.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1920, ο Ινδός αστροφυσικός M N Saha είχε συμπεράνει ότι οι γραμμές απορρόφησης στα φάσματα των άστρων σχετίζονταν με την παρουσία ορισμένων ατόμων, αλλά και με τον βαθμό ιονισμού αυτών των ατόμων. Ο Ήλιος, όπως όλα τα αστέρια, εκπέμπει ένα ευρύ φάσμα φωτός, ένα συνεχές σαν ένα ουράνιο τόξο.

Εάν ένα συγκεκριμένο στοιχείο, ας πούμε ο σίδηρος, υπάρχει στην ηλιακή ατμόσφαιρα, τότε τα φωτόνια σε ορισμένα μήκη κύματος θα λείπουν από το συνεχές. Παρατηρούμε μια σκοτεινή γραμμή που ονομάζεται γραμμή απορρόφησης. Ο σίδηρος έχει φυσικά 26 ηλεκτρόνια και έτσι θα παράγει γραμμές απορρόφησης στις ενέργειες που το άτομο ευνοεί την απορρόφηση φωτονίων.

Αυτό που συνειδητοποίησε ο Σάχα είναι ότι τα άτομα που είχαν ιονιστεί (απογυμνωθεί από μερικά ή όλα τα ηλεκτρόνια τους) παρήγαγαν διακριτές γραμμές απορρόφησης, σχεδόν σαν γραμμωτός κώδικας.

Διαβάστε περισσότερα για τις γυναίκες στην επιστήμη:

• Ada Lovelace:μαθηματικός, επιστήμονας υπολογιστών και οραματιστής
• Dorothy Crowfoot Hodgkin:Η εξαιρετική καθηγήτρια που έλυσε τη δομή της ινσουλίνης
• Helen Gwynne-Vaughan:Μια εξαιρετική βοτανολόγος της οποίας τα προβλήματα ταυτότητας εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν γυναίκες επιστήμονες σήμερα

Αυτό έκανε τη ζωή πολύ πιο περίπλοκη για όσους είχαν ως στόχο να συμπεράνουν το χημικό περιεχόμενο των αστεριών. Κάθε άτομο δεν παρήγαγε μόνο έναν γραμμωτό κώδικα. Παρήγαγαν πολλαπλές παραλλαγές ανάλογα με το πόσα ηλεκτρόνια είχαν.

Η Payne-Gaposchkin εφάρμοσε αυτή τη θεωρία ιονισμού στο φάσμα του Ήλιου, ως αντικείμενο της διδακτορικής της διατριβής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Μετά από μήνες – «σχεδόν ένα χρόνο όπως το θυμάμαι, απόλυτης αμηχανίας» – προσδιόρισε με κόπο κάθε γραμμή, συγκρίνοντας με τον γραμμωτό κώδικα που θα μπορούσε να παραχθεί στο εργαστήριο. Με αυτόν τον τρόπο, συνήγαγε τη θερμοκρασία και το χημικό περιεχόμενο των άστρων με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι είχε γίνει πριν. Τα αποτελέσματά της πρότειναν ότι το υδρογόνο ήταν το πιο διαδεδομένο στοιχείο σε ένα αστέρι σε μεγάλο βαθμό και ότι τα βαρύτερα στοιχεία όπως ο σίδηρος, ενώ υπήρχαν, ήταν απλώς μια γαρνιτούρα.

Η ιδέα ότι ο Ήλιος κατασκευαζόταν κυρίως από υδρογόνο ήταν επαναστατική. Μέχρι το 1925, οι αστρονόμοι θεωρούσαν την παρουσία βαρύτερων στοιχείων στον Ήλιο ως απόδειξη ότι ο Ήλιος ήταν παρόμοιος στη σύσταση με τη Γη. Θα μπορούσαμε να βρούμε τα ίδια στοιχεία στην αυλή μας και, αν θερμανθούν αρκετά, υπέθεταν ότι η Γη θα γινόταν φυσικά αστέρι. Είναι εύκολο να χασκογελάσουμε με αυτές τις απόψεις τώρα, αλλά είμαι βέβαιος ότι έχουμε επιστημονικές πεποιθήσεις τώρα που θα πεταχτούν έξω μέχρι το τέλος αυτού του αιώνα, οπότε μην είστε πολύ αυτάρεσκοι.

Εκείνη την εποχή, η διατριβή του Payne-Gaposchkin δεν είχε ληφθεί καλά και ο αστροφυσικός του Πρίνστον Χένρι Ράσελ δήλωσε ξεκάθαρα ότι δεν το πίστευε. Πιστεύεται ότι η αντίδρασή του οδήγησε την Payne-Gaposchkin να προσθέσει μια πρόταση στη διατριβή της δηλώνοντας ότι οι αφθονίες που προέκυψαν για το υδρογόνο ήταν «σχεδόν σίγουρα δεν ήταν πραγματικές», ίσως λόγω ενός λάθους στην εφαρμογή της θεωρίας στο πείραμα.

• Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Λοιπόν, ξέρουμε τώρα ότι δεν υπήρχε τέτοιο λάθος και στην πραγματικότητα ήταν μόνο λίγα χρόνια αργότερα που ο ίδιος ο Russell έγραψε μια εργασία που εξέθεσε τα ίδια συμπεράσματα. Η αντίδραση της Payne-Gaposchkin έχει χαθεί για εμάς τώρα, αλλά μπορεί κανείς μόνο να φανταστεί τη δικαίωση που πρέπει να ένιωσε. Μακάρι να μπορούσε να είχε ανταμειφθεί τότε και εκεί.

Αντίθετα, ο Payne-Gaposchkin αντιμετώπισε έναν μακρύ αγώνα για να κερδίσει οποιαδήποτε αναγνώριση. Δίδαξε πολλά μαθήματα αστρονομίας, αλλά η συνεισφορά της δεν καταχωρήθηκε στους καταλόγους των μαθημάτων και την πλήρωσαν ως τεχνική βοηθό. Ο πρόεδρος του Χάρβαρντ, Άμποτ Λόρενς Λόουελ, δήλωσε ότι:«Η δεσποινίς Πέιν δεν θα έπρεπε ποτέ να έχει θέση στο Πανεπιστήμιο όσο ήταν ζωντανός». Πράγματι, της απονεμήθηκε η θέση της πλήρους καθηγήτριας μόνο πάνω από ένα τέταρτο του αιώνα αργότερα.

Η σύνθεση των αστεριών με απασχολεί ακόμα τώρα, πίσω στον 21ο αιώνα, σχεδόν εκατό χρόνια μετά. Το έργο του Payne-Gaposchkin οδήγησε τους ανθρώπους να αναθεωρήσουν πώς σχηματίστηκαν τα αστέρια και πώς θα μπορούσαν να μοιάζουν οι παλαιότερες γενιές αστεριών όσον αφορά το φάσμα τους. Τελικά συνάγεται ότι τα παλαιότερα αστέρια είχαν λιγότερα βαριά στοιχεία και ότι μετά τη Μεγάλη Έκρηξη υπήρχαν τόσο λίγα βαριά στοιχεία που τα πρώτα αστέρια θα ήταν φτιαγμένα μόνο από υδρογόνο και λίγο ήλιο. Χωρίς καθόλου βαριά στοιχεία, καμία απολύτως γαρνιτούρα.

Αυτά τα πρώτα αστέρια κυνηγώ στην καριέρα μου. Τα πρώτα αστέρια είχαν μάζα, περίπου εκατό φορές τη μάζα του Ήλιου μας, και έζησαν απίστευτα σύντομες ζωές μόλις 100 εκατομμυρίων ετών περίπου. Ένα αστέρι εντελώς διαφορετικό από τον Ήλιο μας. Γνωρίζουμε πολύ λίγα για αυτήν την Εποχή των Πρώτων Αστέρων. Ωστόσο, είμαστε έτοιμοι να το μάθουμε.

Λείπουν ένα δισεκατομμύριο χρόνια από το χρονοδιάγραμμα του Σύμπαντος μας και με οδηγεί η ανάγκη να ολοκληρωθεί η κατανόησή μας ή, ακόμα πιο συναρπαστικό, να αλλάξει εντελώς. Η ανακάλυψη του Payne-Gaposchkin είναι ένα από τα θεμέλια της έρευνάς μου. Είναι ζωτικής σημασίας και είναι τόσο ριζωμένο στην κατανόησή μας για τα αστέρια που φαίνεται παράλογο να σκεφτήκαμε ποτέ κάτι άλλο.

Στην γυναικεία αστρονομική κοινότητα, η Cecilia Payne-Gaposchkin είναι γνωστό όνομα. Η Payne-Gaposchkin γκρέμισε τα εμπόδια που της παρουσιάστηκαν και τα πέταξε στην άκρη για να ακολουθήσει η επόμενη γενιά γυναικών.

Διαβάστε περισσότερες σπουδαίες ανακαλύψεις στην επιστήμη:

• Τι είναι η μαύρη τρύπα και πώς την ανακαλύψαμε;
• Inge Lehmann:ο Δανός επιστήμονας που ανακάλυψε τη Γη έχει έναν συμπαγή εσωτερικό πυρήνα
• Μνήμη και εγκέφαλος:η βασική ανακάλυψη του Santiago Ramón y Cajal

Οι γυναίκες στην αστρονομία εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν εμπόδια για την αληθινή ισότητα με τους άντρες ομολόγους τους και νομίζω ότι εμπνέει τόσες πολλές γυναίκες επειδή μας υπενθυμίζει ότι και εμείς μπορούμε να χαλάσουμε τα εμπόδια που μας παρουσιάζονται. Και υπάρχουν ακόμα εμπόδια, όσο πιο λεπτά κι αν είναι. Πριν από το κίνημα #MeToo υπήρχε το #astrosh (σεξουαλική παρενόχληση στην αστρονομία), ένα hashtag στο Twitter γεμάτο με ιστορίες περιπτώσεων διακρίσεων και κακής συμπεριφοράς που άλλαξαν τη ζωή.

Η πρωτοποριακή προσπάθεια της Payne-Gaposchkin ως γυναίκας αστρονόμου είναι σημαντική για μένα επειδή έχω αντιμετωπίσει τις δικές μου μάχες στον ακαδημαϊκό χώρο, βιώνοντας πολλές φορές διακρίσεις λόγω του φύλου μου. Ωστόσο, θα της έκανε πολύ κακό να τη θυμάται μόνο γι' αυτό, και είναι η επιστήμη του Payne-Gaposchkin που με εμπνέει περισσότερο. Σύμφωνα με τα λόγια της:«Ήταν μια περίπτωση επιβίωσης, όχι του πιο ικανού, αλλά του πιο επίμονου».

Και έτσι επιμένουμε, όσο αργή κι αν είναι η αλλαγή.

Στο γύρισμα του 21ου αιώνα, οι αξιωματούχοι κρέμασαν ένα νέο πορτρέτο στους τοίχους του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ. Η ομοίωση της Cecilia Payne-Gaposchkin φαίνεται έξω από ένα παράθυρο που ρέει με φως του ήλιου, με το ένα χέρι σε ένα ανοιχτό βιβλίο και το άλλο χέρι πίσω από την πλάτη της σε χαλαρή θέση.

Η Payne-Gaposchkin δεν ήταν λεπτή όταν επρόκειτο για τη δυσαρέσκειά της και νομίζω ότι θα απολάμβανε τη νίκη του πορτρέτου της που τελικά κόσμησε τους τοίχους, και μόλις λίγα μέτρα μακριά από τον Lowell, τον Πρόεδρο του Χάρβαρντ που προσπάθησε (και απέτυχε) να εμποδίσει την ανάβασή της να γίνει ένας από τους πραγματικά μεγάλους αστρονόμους του 20ου αιώνα.

Πρώτο φως: Ενεργοποίηση αστεριών την αυγή του χρόνου από την Emma Chapman κυκλοφορεί τώρα (£16,99, Bloomsbury Sigma).

• Αγοράστε τώρα  από το Amazon UK, το Bookshop.org και το Waterstones

Ψάχνετε συμβουλές για την παρατήρηση των άστρων; Δείτε τον πλήρη οδηγό μας για την αστρονομία για αρχάριους στο Ηνωμένο Βασίλειο.