Cecilia, ¿de qué está hecho el universo?

El “techo de cristal” que sufrían las mujeres en el siglo XX fue roto por figuras monumentales de la investigación como Marie Curie y Cecilia Payne.

Cecilia Payne-Gaposchkin en el observatorio
de la Universidad de Harvard.
(Foto D.P. Acc. 90-105 - Science Service, Records, 1920s-1970s,
Smithsonian Institution Archives, vía Wikimedia Commons)

En 1924 Cecilia Payne estaba trabajando en el observatorio de la Universidad de Harvard, en Massachustes, EE.UU., cuando su profesor, el astrónomo Harlow Shapley, le sugirió que escribiera una tesis doctoral.

La idea no le entusiasmaba a Cecilia. Le dijo a Shapley que ya tenía un título de Cambrige. “Es el título más alto del mundo. No quiero ningún otro”, afirmó. Pero Shapley, famoso por haber conseguido calcular el tamaño de la Vía Láctea y el lugar de nuestro sistema solar en ella, insistió. Él se había arriesgado invitando a la brillante astrónoma británica a cruzar el océano para convertirse en su alumna, en una época en la que pocas mujeres estaban activas en la ciencia, y quería que el resultado de sus esfuerzos se plasmara en un título de doctorado.

Cecilia finalmente cedió e investigó y escribió una disertación doctoral con el sobrio título de “Atmósferas estelares, una contribución al estudio observacional de altas temperaturas en las capas de inversión de las estrellas” que presentó en 1925. En ella, utilizaba la aún novedosa mecánica cuántica para demostrar que el espectro luminoso de las estrellas estaba determinado únicamente por sus temperaturas y no por los elementos que las componían, porque los elementos estaban presentes en proporciones esencialmente iguales en toda la galaxia: el sol tiene tanto silicio y carbono proporcionalmente como la tierra.

Pero había una excepción: el helio y, especialmente el hidrógeno, eran mucho, muchísimo más abundantes en las estrellas. El hidrógeno, de hecho, era del orden de un millón de veces más abundante en las estrellas. En todas las estrellas de toda la galaxia. La conclusión era tan revolucionaria que el asesor de tesis de Cecilia la convenció de suavizar la presentación de los datos indicando que eran una anomalía que probablemente era un error.

De corroborarse esta conclusión que se desprendía inevitablemente de los cálculos de la astrónoma, significaría que el universo estaría formado por hidrógeno en un 99%, algo que iba contra todas las suposiciones de la astrofísica de la época. Y un descubrimiento cuando menos asombroso para una joven de apenas 25 años de edad.

Sucesivas observaciones y cálculos confirmaron en los tres años siguientes las conclusiones de Cecilia Payne y el propio Russell retiró sus objeciones y le dio todo el crédito correspondiente. El universo estaba hecho de hidrógeno, uno de los más trascendentes descubrimientos de la historia de la astronomía.

De la botánica a las estrellas

Conocida por su apellido compuesto de casada, Cecilia Payne-Gaposchkin nació el 10 de mayo de 1900 en Wendover, Inglaterra e hizo sus primeros estudios en la escuela para niñas de St. Paul’s, en Londres, y lo habitual habría sido que allí terminara su escolarización, pues su madre viuda prefería invertir en la educación de su hermano. Sin embargo, Cecilia consiguió una beca para el Colegio de Newnham, en Cambridge, donde se matriculó con objeto de estudiar botánica.

Sus proyectos se vieron alterados cuando pasó por Cambridge Sir Arthur Eddington, el célebre astrónomo. Eddington había registrado en África el eclipse solar del 29 de mayo de 1919, y sus fotografías, publicadas un año después, eran la primera demostración firme de que la teoría de la relatividad de Einstein era correcta: mostraban cómo el campo gravitacional del sol había curvado la luz de estrellas cuando pasaba cerca de él desde nuestro punto de vista, haciendo parecer que estaban en una posición distinta. Con este antecedente, Eddington se embarcó en una serie de conferencias de divulgación sobre esta investigación y sobre la relatividad. Cecilia asistió a la que dictó en Cambridge y, como comentó en una entrevista: “Fue el día después de la conferencia cuando fui con mi director de estudios y dije que iba a cambiar mis estudios de la botánica a la física”.

Como única mujer que estudiaba física en Cambridge, sin embargo, provocó algunas suspicacias. Un caso que también cambiaría el rumbo de su vida fue el del legendario físico Ernest Rutherford, padre de la física nuclear y por entonces ya Premio Nobel de química que sentía que su alumna era demasiado ambiciosa en la ciencia. Cecilia se hizo amiga de la hija del Rutherford, Eillen Mary, él le dijo a su heredera “No le interesas, querida, ella sólo está interesada en mí”.

Cuando Eileen Mary se lo comentó a Cecilia, ésta se enfureció y, relata, “decidí que no seguiría en la física, sino que me orientaría a la astronomía en cuanto pudiera”. Y así lo hizo, obteniendo su licenciatura, maestría y doctorado en astronomía en 1923.

Fue entonces cuando, viendo que en Inglaterra no tenía futuro como investigadora, aceptó la invitación de Harlow Shapley, director del Observatorio Universitario de Harvard para entrar al recientemente inaugurado programa de postgrado de astronomía. Dos años después producía la disertación doctoral que fue descrita como “la tesis de doctorado más brillante jamás escrita en la astronomía” por Otto Struve, uno de los más prolíficos astrónomos de la historia y que descubrió, entre otras cosas, el hidrógeno interestelar.

Después de presentar su tesis, Cecilia Payne adoptó la ciudadanía estadounidense y en 1933, durante un viaje por Europa ya como una de las astrónomas más distinguidas del momento, conoció al astrofísico Sergei I. Gaposchkin, a quien ayudó a salir de la Alemania nazi a Estados Unidos, donde se casaron y tuvieron tres hijos: Edward, astrofísico; Katherine, astrónoma e historiadora de la ciencia, y Peter Arthur, programador analista y físico.

Durante los años siguientes, Cecila y Sergei se dedicaron a diversos trabajos astronómicos, como la observación de las estrellas de gran magnitud y las estrellas variables, que les permitieron establecer los caminos de la evolución de las estrellas. En 1956, mientras continuaba su trabajo de investigación, se convirtió en la primera mujer en obtener una cátedra en la Universidad de Harvard y la primera en encabezar un departamento académico en esa universidad, el de astronomía.

Cuando murió, en 1979, había acumulado una de las más impresionantes carreras de la astronomía del siglo XX.

Si quieres estudiar ciencia Además de su legado científico, Cecilia Payne-Gaposchkin dejó estas palabras para quienes quieren estudiar ciencia: “No emprendas una carrera científica en busca de la fama o el dinero. Hay formas más sencillas y mejores de alcanzarlos. Empréndela sólo si nada más te puede satisfacer, porque lo que probablemente recibirás es nada. Tu recompensa será la ampliación del horizonte conforme escalas. Y si logras esa recompensa, no pedirás ninguna otra".