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Bios: Cecilia Payne-Gaposchkin

Desde hace algunas semanas he visto a varias personas poner esta imagen por Twitter y Facebook:

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[Cecilia Payne-Gaposchkin
La mujer que descubrió de lo que está hecho el universo

En 1925, cuando los astrónomos creían que las estrellas estaban hechas de elementos pesados, una estudiante de 25 años llamada Cecilia H. Payne escribió una disertación doctoral revolucionaria. Ella afirmaba que nuestro sol, todas las estrellas y por lo tanto el universo mismo, estaban compuestos principalmente de hidrógeno.

Henry Norris Russell, el mayor experto contemporáneo en espectros estelares, descartó la tesis de la joven por “imposible”, pero cuatro años más tarde publicó un artículo propio anunciando exactamente las mismas conclusiones.

Mientras que su nombre debería ser tan conocido como el de Galileo, Newton o Einstein, la estructura patriarcal de la academia le impidió adquirir ese estatus.

Hoy, todos nuestros libros de texto mencionan el hidrógeno como el átomo más abundante en el universo, pero pocos reconocen cómo llegamos a esa conclusión tan esencial.]

 

La imagen surtió efecto en despertar mi curiosidad, así que aprovecho esta nueva sección de biografías para descubrir quién fue

Ceclia Payne-Gaposchkin

Cecilia Helena Payne nació en Wendover, Inglaterra en 1900. Su padre, quien era abogado, historiador y músico, murió cuando Cecilia tenía tan solo 4 años, por lo que su madre tuvo que criar a Cecilia y sus 3 hermanos sola.

Desde pequeña, Cecilia tuvo afinidad por las ciencias, en especial la botánica.

“Cuando gané un codiciado premio… me preguntaron qué libro quería recibir. Se consideraba apropiado elegir Milton o Shakespeare… Yo dije que quería un libro de texto sobre hongos. Ignoré toda protesta: eso era lo que yo quería, y al final lo tuve, elegantemente encuadernado en cuero como correspondía a un gigante de la literatura”.

Tras terminar la educación secundaria en St Paul’s Girls’ School, su madre no quiso pagar sus estudios universitarios, sin embargo, Cecilia consiguió una beca para estudiar en Cambridge. Según cuenta en esta entrevista, los estudiantes tenían que elegir tres disciplinas y posteriormente enfocarse en una de ellas. Cecilia eligió botánica, física y química, pero tras asistir a una conferencia de Arthur Eddington sobre relatividad y su expedición a África para observar un eclipse que probaría la teoría de Einstein, se dio cuenta que lo que verdaderamente le interesaba era la astronomía. Sin embargo, el sistema educativo no le permitía cambiarse al departamento de matemáticas, al que pertenecía astronomía, sino que tenía que elegir entre las áreas que ya estaba estudiando, por lo que terminó la carrera de física.

Otro factor que eventualmente la empujaría a dejar la física en favor de la astronomía fue su experiencia en clase con Ernest Rutherford. En la misma entrevista habla sobre cómo era percibida siendo una de las pocas mujeres estudiando física:

Entrevistador:
¿Era usted considerada una curiosidad o la ignoraban?
Gaposchkin:
Bueno, creo que había resentimiento por parte de Rutherford porque había una regla de que las mujeres no podían ocupar las mismas filas de asientos que los hombres, así que me sentaba en la primera fila yo sola. Y Rutherford siempre iniciaba sus clases diciendo muy enfáticamente: “Señoras y señores”.
Entrevistador:
Supongo que resentía que usted tomara para sí misma toda la primera fila de asientos que de otra forma ocuparían hombres, ¿no?
Gaposchkin:
No. Creo que no tenía un buen concepto de las mujeres en la investigación.
Entrevistador:
¿O se veía obligado a cambiar el estilo de su clase?
Gaposchkin:
No lo creo. Era bastante directo. Me hice muy amiga de su hija y ella me comentó que él le decía indignado “Ella no está interesada en ti, querida; ella sólo está interesada en mi”, lo que me enfureció tanto que decidí no continuar en la física y que me enfocaría en la astronomía en cuanto me fuera posible.

Por suerte, el sistema educativo de Cambridge le permitía asistir a las clases que quisiera, así que tuvo la oportunidad de asistir a todas las clases de astronomía Eddington, Smart, Stratton y Milne. No había tutoras disponibles para las alumnas de física, así que dependían de que alguno de los tutores les dedicara algo de tiempo. De esta forma, Payne comenzó a trabajar en proyectos con Eddington.

Cuando terminó la carrera de física en 1923 sin obtener el título, ya que a las mujeres sólo se les concedía un certificado, decidió continuar su carrera en Estados Unidos, donde las condiciones de las estudiantes eran un poco mejores. Payne había conocido a Harlow Shapley, director del observatorio de Harvard, en una conferencia y Payne aprovechó la oportunidad para decirle que estaba interesada en estudiar con él. Al poco tiempo, consiguió una beca dirigida a incentivar a mujeres a estudiar en aquel observatorio y así comenzó su carrera en Radcliffe College for Women (Harvard).

En Harvard, Payne pudo, por primera vez, dedicar todo su tiempo a la astronomía. Y no era la única mujer en hacerlo. Edward Pickering, director del observatorio de Harvard anterior a Shapley, había decidido contratar mujeres para procesar información astronómica. Entre 1881 y 1919, Pickering contrató alrededor de 80 mujeres (pagando menos de la mitad de lo que pagaban a los hombres por la misma tarea). Este grupo era conocido como “las computadoras de Harvard” o con el más ofensivo mote de “el haren de Pickering”. De este grupo surgieron varias astrónomas de prestigio, como Williamina Fleming, Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt y Antonia Maury.

Payne decidió enfocar su investigación en espectros estelares utilizando el sistema de clasificación que Annie Cannon había desarrollado. Shapley la convenció de convertir el libro que estaba escribiendo sobre el tema en su tesis doctoral.

paynegoposhkin21Para entender la importancia de su libro, “Atmósferas estelares, una contribución al estudio de observación de altas temperaturas en las capas de inversión de las estrellas”, cito de Owen Gingerich, del Harvard Smithsonian Center for Astrophysics:

“Durante todo el siglo XIX, la temperatura de las estrellas era visto como un problema central sin resolver en la astrofísica. En 1923 y ’24, cuando Cecilia comenzó a trabajar en este problema, se trataba efectivamente de un problema candente en la astrofísica. Su solución fue tan ingeniosa y satisfactoria que en esencia convirtió el problema de la temperatura en un no-problema, con el resultado de que los astrónomos tienden a olvidar la importancia de este logro y sus consecuencias. Lo que hizo fue utilizar la nueva comprensión de la mecánica cuántica de la estructura atómica para mostrar cómo y por qué las líneas espectrales de los distintos elementos variaban con respecto al tipo espectral, y ella estableció que a pesar de la variada apariencia de estos espectros, sus diferencias eran resultado esencialmente de las condiciones físicas y no de las variaciones de abundancia. Esta homogeneidad química del universo estrellado es el punto esencial de su tesis, y la conclusión en que Russell inmediatamente se concentró. Este es el resultado que Otto Struve destacó cuando llamó a su libro, Atmósferas Estelares, “sin duda, la más brillante tesis doctoral que se ha escrito en astronomía”. Fue una impresionante visión de la uniformidad de la naturaleza en la construcción química del universo.”

Del capítulo de su tesis titulado “La abundancia relativa de los elementos” se desprende que las estrellas debían estar compuestas de carbono, silicio y otros metales, pero que el helio y sobre todo el hidrógeno, tenían que ser mucho más abundantes. La conclusión de que el hidrógeno es el principal componente de las estrellas era contradictorio al consenso científico de la época, ya que se creía que la composición de las estrellas debía ser similar a la de la tierra.

Shapley envió una copia de la tesis de Payne al profesor de Princeton Henry Norris Russell. Russell describió el libro como admirable y como la mejor tesis doctoral que había leído (a excepción de la de Shapley mismo). Sin embargo, a Payne escribió lo siguiente:

Mi querida señorita Payne:

Aquí, por fin, están las notas sobre la abundancia relativa que usted amablemente me envió hace algún tiempo ….
Usted tiene algunos resultados muy sorprendentes que me parecen, en general, muy coherente. Varias de las aparentes discrepancias pueden ser fácilmente aclaradas. [Aquí Russell discute Mg, Mg +, y K en cierto detalle.]
Queda una mucho más seria discrepancia, a saber, la del hidrógeno, el helio y el oxígeno. Aquí estoy convencido de que hay algo seriamente mal con la teoría actual. Es claramente imposible que el hidrógeno deba ser un millón de veces más abundante que los metales, y no tengo ninguna duda de que el número de átomos de hidrógeno en los dos estado cuántico es enormemente mayor que el indicado por la teoría de Fowler y Milne. Compton y yo enviamos una pequeña nota en ‘Nature’ acerca de los estados metaestables, que pueden ayudar a explicar la dificultad. . . .

Muy atentamente,

Henry Norris Russell

Como consecuencia de este intercambio, Payne escribió en su tesis que estos resultados probablemente no eran reales. El biógrafo de Russell especula que Payne sabía que, si no había logrado convencer a Russell, sus conclusiones no serían convincentes para el resto de la comunidad científica, lo que habría puesto en peligro su reputación como científica.

Cuatro años más tarde, Russell llegó a la misma conclusión que Payne sobre la abundancia de hidrógeno en las estrellas, pero desde el punto de vista de la física, no de la astrofísica. Al final de su libro “Sobre la composición de la atmósfera solar”, Russell habla de las conclusiones de Payne, sin mencionar sus objeciones iniciales. Russell tenía el prestigio para convencer a la comunidad científica sobre la validez de estos resultados.

Payne obtuvo el doctorado en Astronomía de Harvard, la primera persona, hombre o mujer, en obtenerlo.

Durante los siguientes años, Payne continuó investigando en Harvard, dando asesorías informales a alumnos e impartiendo algunas clases que estaban a nombre de Shapley, bajo el título de “asistente técnico”. Consideró salir de Harvard debido a su bajo estatus y su exiguo salario. Shapley consiguió mejorar sus condiciones y cambiar su título a “astrónoma”.

Cecilia y Sergei con sus hijos Katherine y Edward.

Cecilia y Sergei con sus hijos Katherine y Edward.

En 1933, durante un viaje a Alemania, Payne conoció al astrónomo ruso Sergei Gaposchkin, exiliado por sus convicciones políticas y en peligro por su nacionalidad en Alemania. Ella convenció a Shapley que le contratara en Harvard y dos años más tarde, contrajeron matrimonio.

 

La pareja tuvo tres hijos, a quienes ella ocasionalmente llevaba al observatorio. Su hija Katherine describe a su madre como fuerte, reconfortante e involucrada en las tareas del hogar, pero que era científica en primer lugar, apoyándose en Sergei para el cuidado de los hijos cuando ella tenía alguna actividad científica a la cual acudir, cosa que Sergei resentía.

En 1956, Cecilia Payne fue finalmente nombrada profesora asociada y titular de la cátedra de astronomía en Harvard, y más tarde se convirtió en directora del departamento de astronomía. Fue la primera mujer en obtener ambos títulos. En 1967 fue nombrada profesora emérita de la Universidad de Harvard.

Payne-Gaposchkin continuó publicando libros, incluyendo libros de texto, de divulgación y su autobiografía titulada “The Dyer’s Hand”. Además, recibió gran cantidad de reconocimientos, como el premio Henry Norris Russell de la American Astronomical Society, el premio Annie Jump Cannon, y fue miembro de la Royal Astronomical Society, de la American Astronomical Society, de la American Philosophical Society, y de la American Academy of Arts and Sciences.

Al final de su vida escribió lo siguiente:

“Gente joven, especialmente mujeres, a menudo me piden consejos. Aquí lo tienen, valeat quantum. No emprendas una carrera científica en busca de fama y fortuna. Hay formas mejores y más fáciles para obtenerlas. Empréndela solo si nada más te puede satisfacer; porque probablemente no recibirás nada más. Tu recompensa será que se te abrirá el horizonte mientras subes. Y si alcanzas esa recompensa, no pedirás otra.”

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Fuentes:
Oral History Transcript — Dr. Cecilia Gaposchkin, Center for History of Physics of the American Institute of Physics
Oral History Transcript — Dr. Kathy Haramundanis, Center for History of Physics of the American Institute of Physics
“The Most Brilliant Ph.D. Thesis Ever Written in Astronomy” por Owen Gingerich
Cecilia Payne-Gaposchkin: The Bravery of a Mind, por Heather Miller,
Biografía de Cecilia Payne-Gaposchkin
Harvard College Observatory Survey
Cosmic Horizons: Astronomy at the Cutting Edge
Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society- Obituary – Payne-Gaposchkin Cecilia

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Daniela

Daniela

Born and raised in Mexico City, Daniela has finally decided to abdicate her post as an armchair skeptic and start doing some skeptical activism. She is currently living in Spain after having lived in the US, Brazil and Italy. You can also find her blogging in Spanish at esceptica.org.

2 Comments

  1. December 3, 2013 at 8:14 pm —

    La verdad es que no sorprende, por desgracia. En aquella época, las mujeres apenas podían votar, ni hacer muchas otras cosas que estaban reservadas a los hombres.
    Cuando dices “Russell llegó a la misma conclusión que Payne sobre la abundancia de hidrógeno en las estrellas, pero desde el punto de vista de la física, no de la astrofísica”, me queda la duda de si Russell copió sus ideas, o más bien se apoyó en ellas para confirmar las suyas, o su línea de investigación llevaba necesariamente a la misma conclusión. En cualquier caso, que le dieran el premio Henry Norris Russell de la American Astronomical Society, es bastante cínico.

    • December 3, 2013 at 9:38 pm —

      La verdad es que no me quedó claro en todo lo que leí si Russell copió la idea o no. De las entrevistas a Payne-Gaposchkin y a su hija que enlazo en en post, se deja ver que la relación no era nada buena. Payne describe a Russell de esta forma: “Well, he was selfish, he was conceited, he was overbearing.” Sin embargo, parece que sí había respeto mutuo como astrónomos. El biógrafo de Russell dice que las formas de llegar a la conclusión fueron muy diferentes, pero qué se yo.

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