Egy háromgyermekes édesanya megrengette az asztrofizika világát

Cecilia Payne-Gaposchkin Angliában, Wendoverben született 1900-ban, azonban itt nem számíthatott nagy karrierre, ezért Amerikába ment. De honnan ered különös neve, amihez igen kalandos úton jutott hozzá? Amikor a harmincas években Európába utazott, hogy Borisz Geraszimovics csillagásszal találkozzon, belebotlott Szergej Gaposkin orosz csillagászba, aki politikai okokból nem térhetett vissza hazájába. Cecilia segített neki elhelyezkedni a Harvardon, később pedig feleségül ment hozzá, a férfi onnantól kezdve Sergei Gaposchkinként használta a nevét, amit Cecilia is felvett. Együtt kutatták a változócsillagokat, közben pedig három gyermekük is született.

Cecilia addigra már számos (szellemi) kalandon túl volt, kezdve Cambridge-i egyetemi tanulmányaival, amelyek a botanikától, kémiától és fizikától vezettek a csillagokig – de nagyon tehetséges volt a zenében is. Azonban amikor az első csillagászati előadást hallotta korának neves professzorától, Arthur Eddingtontól – ami a teljes napfogyatkozásról és Einstein relativitáselméletéről szólt –, az izgatottságtól három napig aludni sem tudott. Ekkor született meg benne a a döntés, hogy csillagász lesz. 

Disszertációját, amit később könyvvé bővített (és ez volt az első csillagászati doktori értekezés a Harvardon), még ma is alapnak és forrásnak tartják. Témája a csillagok összetétele volt, és ő volt az, aki arra a forradalmi megállapításra jutott, hogy azok túlnyomórészt hidrogénből és héliumból állnak. Érdekesség, hogy nagynevű kollégája, Henry Norris Russell óva intette ettől a konklúziótól, mert akkor az volt az általánosan elfogadott nézet, hogy a Föld és a Nap közel azonos anyagokból állnak, és csak a hőmérséklet miatt tűnnek különbözőnek.

Nem érdemelt dicsőséget

Később kiderült, hogy számításai pontosak, így sokan máig ezt tartják az asztrofizika egyik legfontosabb felfedezésének. Nem véletlen, hogy 1929-ben Russel is utánaszámolt, és neki is kijöttek Payne-Gaposchkin eredményei. A sors fintora, hogy az ő cikkét lényegesen többen forgatták, hivatkozták, mint az eredetit, Payne-Gaposchkinét. 

A felfedezés azért is számít forradalminak, mert a 20. század elején a legtöbb csillagász inkább rögzítő volt. Feltérképezték, hol vannak a csillagok, de a természetüket nem vizsgálták, mivel nem tudták alkalmazni az atomfizika elméleteit a csillagok tanulmányozására. Payne-Gaposchkin – aki ekkor még csak Payne volt – viszont Angliában elég előadást hallott olyan nagy koponyáktól, mint Niels Bohr és Ernest Rutherford, hogy jelentős háttértudással forgassa a Harvard csillagászati archívumát.

Az elemek mennyiségének meghatározásához Meghnad Saha indiai asztrofizikus egyenleteit használta. Doktorija befejezése után a Harvardon maradt, de csak technikai asszisztensként foglalkoztatták – hivatalosan, mert egyébként nem bírt leállni a csillagkutatással, sőt utasították is rá, így a csillagok színképeit, a változócsillagokat és nóvákat is próbálta vizsgálni, de nem volt könnyű dolga.

Akkoriban a nőket a távcsövek közelébe sem akarták engedni, a férfi kémlelők azt mondták,

Payne mentorált, oktatott, kutatott, de hivatalosan tanár csak 1956-ban lett, ő volt a Harvard első női tanára. Később a csillagászati tanszék első női vezetője, de így (is) csak 10 évig szolgálta a feminizmust. Ekkor felhagyott a tanítással, bár a kutatással nem.

Payne-Gaposchkin felfedezése évekkel később valami sokkal nagyobb kutatásához vezetett, eredményei segítették az ősrobbanás és az exobolygók analízisét is. Mivel a csillagok sokkal nagyobbak és fényesebbek, mint a bolygóik, így könnyebben tanulmányozhatók, és ma már az az általános nézet, hogy a csillagokban lévő elemeknek van kapcsolata a bolygóikkal. Például a vas és a magnézium aránya a Napban hasonlít a Föld és a Mars arányaihoz, vagyis talán a csillagok elemeinek aránya a bolygóikét tükrözi.

Az elemek vizsgálata azért is fontos, mert a megfelelő összetétellel és környezettel rendelkező bolygók akár számunkra is lakhatók lehetnek, ezért is hozták létre a Hüpatia (az első ismert csillagásznő) katalógust, amely több mint 13 ezer csillag kémiai összetételének kereshető adatbázisa. De mindez nem jöhetett volna létre egy bátor brit nő, Cecilia Payne-Gaposchkin kitartó kutatómunkája nélkül.