Cecilia Payne-Gaposchkin

Cecilia Payne-Gaposchkin (gebore Cecilia Helena Payne; (1900-05-10)10 Mei 1900 – 7 Desember 1979(1979-12-07)) was 'n Brits-gebore Amerikaanse sterrekundige en astrofisikus wat in 1925 in haar doktorsgraad voorgestel het dat sterre hoofsaaklik uit waterstof en helium bestaan. Haar baanbrekende gevolgtrekking is aanvanklik verwerp omdat dit die wetenskaplike wysheid van die tyd weerspreek het, wat gemeen het dat daar geen beduidende elementêre verskille tussen die Son en Aarde was nie. Onafhanklike waarnemings het egter uiteindelik bewys dat sy korrek was. Haar werk oor die aard van veranderlike sterre, wat saam met haar man, Sergei Gaposchkin, uitgevoer is, was die grondslag vir moderne astrofisika.^[1]

Cecilia Helena Payne was een van drie kinders gebore in Wendover in Buckinghamshire, Engeland, aan Emma Leonora Helena (née Pertz) en Edward John Payne, 'n Londense advokaat, historikus en musikant wat 'n Oxford -genoot was.^[2] Haar ma kom uit 'n Pruisiese familie en het twee vooraanstaande ooms gehad, historikus Georg Heinrich Pertz en die Sweedborgse skrywer James John Garth Wilkinson; haar suster Florence was 'n pianis.^[2] Cecilia Payne se pa is dood toe sy vier jaar oud was, wat haar ma in 'n posisie geplaas het om die gesin op haar eie groot te maak.

Cecilia Payne het in Wendover begin skoolgaan by 'n privaatskool wat deur Elizabeth Edwards bestuur was. Toe sy twaalf was, het haar ma na Londen verhuis ter wille van die opvoeding van Cecilia se broer Humfry, wat later 'n argeoloog geword het. Cecilia het St Mary's College, Paddington, bygewoon, waar sy nie veel wiskunde of wetenskap kon studeer nie, maar sy het in 1918 van skool verander en geskuif na St Paul's Girls' School. Daar is sy deur Gustav Holst, wat musiek by die skool gegee het, aangemoedig om 'n loopbaan in musiek te volg, maar sy het verkies om op wetenskap te fokus. Die volgende jaar het sy 'n beurs gewen wat al haar uitgawes by Newnham College, Cambridge Universiteit betaal het, waar sy aanvanklik plantkunde, fisika en chemie studeer het, maar sy het plantkunde na haar eerste jaar laat vaar.^[2]

Haar belangstelling in sterrekunde het begin nadat sy 'n lesing deur Arthur Eddington op sy 1919-ekspedisie na die eiland Príncipe in die Golf van Guinee aan die weskus van Afrika bygewoon het om die sterre naby 'n sonsverduistering waar te neem en te fotografeer as 'n toets van Albert Einstein se algemene relatiwiteitsteorie. Sy het oor die lesing gesê: “Die resultaat was ’n volledige transformasie van my siening van die wêreld [. . . ] My wêreld was so geskud dat ek iets soos 'n senuwee-ineenstorting ervaar het." Sy het haar studies voltooi, maar is weens haar geslag nie 'n graad toegeken nie; Cambridge het nie grade aan vroue toegestaan tot 1948 nie.

Payne het besef dat haar enigste loopbaanopsie in die VK was om 'n onderwyser te word, en daarom het sy toekennings gesoek wat haar in staat sou stel om na die Verenigde State te verhuis. Nadat sy voorgestel is aan Harlow Shapley, die Direkteur van die Harvard College Observatory, waar hy pas 'n gegradueerde program in sterrekunde gevestig het, het sy Engeland in 1923 verlaat. Dit is moontlik gemaak deur 'n beursprogram wat vroue aangemoedig het om by die sterrewag te studeer. Adelaide Ames het in 1922 die eerste beurs student geword; die tweede student was Payne. Sy is deur Lawrence H. Aller beskryf as een van die “bekwaamste go-getters” in Shapley se groep.

Shapley het Payne oorreed om 'n doktorale proefskrif te skryf, en so het sy in 1925 die eerste persoon geword wat 'n PhD in sterrekunde van Radcliffe College van Harvard-universiteit behaal het. Haar tesistitel was Stellar Atmospheres; 'n Bydrae tot die observasiestudie van hoë temperatuur in die omkerende lae van sterre.^[3]

Payne kon die spektrale klasse van sterre akkuraat met hul werklike temperature in verband bring deur die ionisasieteorie wat deur die Indiese fisikus Meghnad Saha ontwikkel is, toe te pas. Sy het gewys dat die groot variasie in sterabsorpsielyne te wyte was aan verskillende hoeveelhede ionisasie by verskillende temperature, nie aan verskillende hoeveelhede elemente nie. Sy het gevind dat silikon, koolstof en ander algemene metale wat in die Son se spektrum gesien word in ongeveer dieselfde relatiewe hoeveelhede as wat op Aarde teenwoordig was, in ooreenstemming met die aanvaarde oortuiging van die tyd, wat gemeen het dat die sterre ongeveer dieselfde elementêre samestelling het as die aarde. Sy het egter gevind dat helium en veral waterstof baie meer volop was (vir waterstof, met 'n faktor van ongeveer een miljoen).^[4] Haar tesis het tot die gevolgtrekking gekom dat waterstof die oorweldigende bestanddeel van sterre is (sien Metallicity ), wat dit die volopste element in die Heelal maak.

Toe Payne se proefskrif hersien is, het sterrekundige Henry Norris Russell, wat by die teorieë van die Amerikaanse fisikus Henry Rowland gestaan het, haar egter daarvan weerhou om tot die gevolgtrekking te kom dat die samestelling van die Son hoofsaaklik waterstof was omdat dit die huidige wetenskaplike konsensus sou weerspreek het dat die elementêre samestelling van die Son en die Aarde soortgelyk was. In 1914 het hy in 'n akademiese artikel geskryf:

Die ooreenstemming van die son- en aardlyste is van so 'n aard dat dit Rowland se mening baie sterk bevestig dat, indien die aardkors tot die temperatuur van die Son se atmosfeer verhef word, dit 'n baie soortgelyke absorpsiespektrum sou gee. Die spektra van die Son en ander sterre was soortgelyk, so dit het gelyk asof die relatiewe oorvloed van elemente in die heelal soortgelyk aan dié in die aardkors was.

Payne het gevolglik haar resultate as “onwaar” beskryf. 'n Paar jaar later het die sterrekundige Otto Struve haar werk beskryf as "die mees briljante PhD-proefskrif wat ooit in sterrekunde geskryf is".^[5] Russell het ook besef sy was korrek toe hy dieselfde resultate op verskillende maniere verkry het. In 1929 het hy sy bevindinge gepubliseer in 'n artikel wat kortliks erkenning gegee het aan Payne se vroeëre werk en die ontdekking, insluitend die vermelding dat "[die] belangrikste vorige bepaling van die oorvloed van die elemente deur astrofisiese middele is dat deur Miss Payne [... ]"; nietemin word hy dikwels gekrediteer vir die gevolgtrekkings waartoe sy gekom het.^[6][7]

Na haar doktorsgraad het Payne sterre met hoë helderheid bestudeer om die struktuur van die Melkweg te verstaan. Later het sy alle sterre helderder as die tiende magnitude ondersoek. Sy het toe veranderlike sterre bestudeer en meer as 1 250 000 waarnemings met haar assistente gemaak. Hierdie werk is later uitgebrei na die Magellaanse Wolke, wat 'n verdere 2 000 000 waarnemings van veranderlike sterre bygevoeg het. Hierdie data is gebruik om die paaie van sterre-evolusie te bepaal. Sy het haar gevolgtrekkings gepubliseer in haar tweede boek, The Stars of High Luminosity (1930).^[4] Haar waarnemings en ontleding van veranderlike sterre, wat saam met haar man, Sergei Gaposchkin, uitgevoer is, het die basis gelê vir alle daaropvolgende werk aan sulke voorwerpe.

Payne-Gaposchkin het haar hele lewe lank wetenskaplik aktief gebly en haar hele akademiese loopbaan aan Harvard deurgebring. Toe sy begin het, was vroue verbied om professore aan Harvard te word. Sy het dus jare lank minder gesogte, karig betaalde navorsingswerk gedoen. Nietemin het haar werk verskeie gepubliseerde boeke tot gevolg gehad, waaronder The Stars of High Luminosity (1930), Variable Stars (1938) en Variable Stars and Galactic Structure (1954). Shapley het pogings aangewend om haar posisie te verbeter, en in 1938 het sy die titel "Sterrekundige" gekry. Op Payne se versoek is haar titel later verander na Phillips Astronomer, 'n toegdeelde pos wat haar 'n "beampte van die universiteit" sou maak; om goedkeuring vir haar titel te kry, het Shapley die universiteit verseker dat die aanstelling van Payne-Gaposchkin in hierdie pos haar nie gelykstaande aan 'n professor sou maak nie, maar het privaat aangedring dat die pos later in 'n eksplisiete professoraat omskep word as die "Phillips Professor in Sterrekunde". Sy is in 1943 verkies as 'n genoot van die Amerikaanse Akademie vir Kuns en Wetenskappe.^[8] Haar kursusse is eers in 1945 in die Harvard-universiteit se katalogus aangeteken.

Toe Donald Menzel in 1954 die Direkteur van die Harvard College Observatory geword het, het hy gepoog om haar aanstelling te verbeter, en in 1956 het sy die eerste vrou geword wat van binne die fakulteit by Harvard se Fakulteit Lettere en Wetenskappe tot volle professor bevorder is. Sy is in 1958 as die Phillips-professor in sterrekunde aangestel. Later, met haar aanstelling as die voorsitter van die departement van sterrekunde, het sy ook die eerste vrou geword wat aan die hoof van 'n departement by Harvard was. ^[14]

Haar studente het Helen Sawyer Hogg, Joseph Ashbrook, Frank Drake, Harlan Smith en Paul W. Hodge ingesluit, wat almal belangrike bydraes tot sterrekunde gemaak het. Sy het ook toesig gehou oor Frank Kameny, wat later 'n prominente voorstander van gay regte geword het.^[9]

Payne-Gaposchkin het in 1966 uitgetree uit aktiewe onderrig en is daarna as Emerita-professor van Harvard aangestel. Sy het haar navorsing voortgesit as 'n personeellid by die Smithsonian Astrophysical Observatory, asook die redigering van die joernale en boeke wat deur Harvard Observatory gepubliseer is vir twintig jaar.^[10] Sy het die lesings van Walter Baade as Evolution of Stars and Galaxies (1963) geredigeer en gepubliseer.

Payne se loopbaan was 'n keerpunt by Harvard College Observatory. Onder leiding van Harlow Shapley en dr EJ Sheridan (wat Payne-Gaposchkin as 'n mentor beskryf ), het die sterrewag reeds meer geleenthede in sterrekunde aan vroue gebied as ander instellings, en noemenswaardige prestasies is vroeër in die eeu behaal deur Williamina Fleming, Antonia Maury, Annie Jump Cannon en Henrietta Swan Leavitt . Deur middel van Payne se PhD het vroue egter die hoofstroom betree.

Die pad wat sy in die grootliks manlik-gedomineerde wetenskaplike gemeenskap gebaan het, was 'n inspirasie vir talle. Sy het byvoorbeeld 'n rolmodel vir die astrofisikus Joan Feynman geword. Feynman se ma en ouma het haar afgeraai om wetenskap te volg, aangesien hulle geglo het dat vroue nie fisies in staat was om wetenskaplike konsepte te verstaan nie.^[11] Feynman is later deur Payne-Gaposchkin geïnspireer toe sy van haar werk in 'n sterrekundehandboek afgekom het. Om te sien hoe Payne-Gaposchkin se navorsing op hierdie manier gepubliseer is, het Feynman oortuig dat sy in werklikheid haar wetenskaplike passies kon volg.^[11]

Terwyl Payne die Henry Norris Russell-prys van die American Astronomical Society aanvaar het, het Payne gepraat oor haar lewenslange passie vir navorsing: "Die beloning van die jong wetenskaplike is die emosionele opwinding om die eerste persoon in die geskiedenis van die wêreld te wees wat iets sien of iets verstaan. Dit is 'n onvergelykbare ervaring [. . . ] Die beloning van die ou wetenskaplike is die gevoel dat hy ’n vae skets sien groei het tot ’n meesterlike landskap.”

In haar outobiografie vertel Payne dat sy, terwyl sy op skool was, 'n eksperiment oor die doeltreffendheid van gebed geskep het deur haar eksamens in twee groepe te verdeel, net op een vir sukses te bid, met die ander eksamen as 'n kontrolegroep. Sy het die hoër punte in laasgenoemde groep behaal. Later jare het sy 'n agnostikus geword.

In 1931 het Payne 'n Amerikaanse burger geword. Op 'n toer deur Europa in 1933 het sy die Russies-gebore astrofisikus Sergei I. Gaposchkin in Duitsland ontmoet. Sy het hom gehelp om 'n visum na die Verenigde State te kry, en hulle het in Maart 1934 getrou en hulle in die historiese dorpie Lexington, Massachusetts, 'n kort entjie vanaf Harvard gevestig. Payne het haar man se naam by haar eie gevoeg, en die Payne-Gaposchkins het drie kinders gehad: Edward, Katherine en Peter. Payne se dogter onthou haar as "'n geïnspireerde naaldwerkster, 'n vindingryke breier en 'n vraatsugtige leser". Payne en haar gesin was lede van die First Unitarian Church in Lexington, waar Cecilia Sondagskool gegee het. Sy was ook aktief betrokke by die Kwakers. Sy is op 7 Desember 1979 by haar huis in Cambridge, Massachusetts, op 79-jarige ouderdom oorlede. Kort voor haar dood het Payne haar outobiografie privaat laat druk as The Dyer's Hand. Dit is later herdruk as Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography and Other Recollections .

Payne se jonger broer, Humfry Payne (1902–1936), wat met die skrywer en filmresensent Dilys Powell getroud was, het direkteur van die British School of Archaeology in Athene geword, waar hy in 1936 op 34-jarige ouderdom gesterf het.^[12] Payne se kleindogter Cecilia Gaposchkin is 'n professor in laatmiddeleeuse kultuurgeskiedenis en Franse geskiedenis aan Dartmouth College .^[13][14][15]

• Verkose lid van Royal Astronomical Society terwyl hy nog 'n student aan Cambridge 1923 was
• Het een van 250 wetenskaplikes geword wat by die 4de uitgawe van American Men of Science (1927) gevoeg is
• Annie J. Cannon-toekenning in sterrekunde (1934) – eerste ontvanger
• Lid van die American Philosophical Society (1936)
• Lid van die Amerikaanse Akademie vir Kuns en Wetenskappe (1943)
• Toekenning van meriete van Radcliffe College (1952)
• Rittenhouse-medalje van die Rittenhouse Astronomical Society by die Franklin Institute (1961)^[16]
• Emerita professor van Harvard-universiteit (1967)
• Henry Norris Russell Lektoraat van die American Astronomical Society (1976)
• Die American Physical Society se Doktorale Verhandelingstoekenning in Astrofisika herdoop die Cecilia Payne-Gaposchkin Doktorale Verhandelingstoekenning in Astrofisika (2018)^[17]
• Eregrade van Rutgers Universiteit, Wilson College, Smith College, Western College, Colby College en die Women's Medical College of Pennsylvania
• Asteroïde 2039 Payne-Gaposchkin na haar vernoem^[18]
• Die Payne-Gaposchkin Patera (vulkaan) op Venus is na haar vernoem.^[19]
• Een van die ASAS-SN- teleskope wat in Suid-Afrika ontplooi is, is na haar vernoem.
• Instituut vir Fisika Cecilia Payne-Gaposchkin-medalje en -prys aangewys na haar eer in 2008.^[20]

Gepubliseerde akademiese boeke:

• The Stars of High Luminosity (1930)
• Variable Stars (1938)
• Variable Stars and Galactic Structure (1954)
• Inleiding tot sterrekunde (1954)
• The Galactic Novae (1957)

• Payne Gaposchkin, C., On the Physical Condition of the Supernovae 
• Whipple, F. L.; Payne Gaposchkin, C., On the Bright Line Spectrum of Nova Herculis 
• Payne Gaposchkin, C., Obituary – Annie Jump Cannon 

• Harvard Computers, 'n aantal vroue wat as geskoolde werkers werk om astronomiese data te verwerk by Harvard Observatory onder leiding van Edward Charles Pickering (1877 tot 1919)
• "Sisters of the Sun", agtste episode van Cosmos: A Spacetime Odyssey, 2014 Amerikaanse wetenskap dokumentêre televisiereeks
• Tydlyn van vroue in die wetenskap

• Chapman, Emma (20 Desember 2020). " Die lewensveranderende en langdurige invloed van Cecilia Payne-Gaposchkin " BBC Science Focus Magazine
• Moore, Donovan (2020) Waarvan sterre is gemaak: Die lewe van Cecilia Payne-Gaposchkin. Harvard U. PressISBN 978-0674237377978-0-521-82197-1
• Bretislav Friedrich . "Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979)."

Doodsberig

• Vetter, H. F. (2003). "Cecelia Payne-Gaposchkin: Astronomer and pioneer". UU World.