Este mes en la Historia de la Física
1 de Enero de 1925: Cecilia Payne-Gaposchkin y el día que cambió el Universo.
Cecilia Payne hizo un largo y solitario viaje desde su infancia en Inglaterra hasta la prominencia en una comunidad científica que envidiaba un lugar para las mujeres. Comenzó su carrera científica con una beca para la Universidad de Cambridge, donde tomó el curso de Física. Después de conocer a Harlow Shapley de Harvard, se mudó a Massachusetts y realizó un Doctorado en Astronomía. Su Tesis de 1925, titulada “Atmósferas estelares”, fue famosamente descrita por el astrónomo Otto Struve como “la Tesis Doctoral más brillante jamás escrita en Astronomía”. Al calcular la abundancia de elementos químicos del espectro estelar, su trabajo comenzó una revolución en la Astrofísica.
A Harlow Shapley le gustaba decir que nadie podía obtener un doctorado a menos que hubiera sufrido en el proceso. A medida que se acercaba al final de su proyecto de doctorado sobre espectros estelares, Cecilia Payne escribió: “Fueron meses, casi un año, según recuerdo, de absoluto desconcierto. A menudo estaba en un estado de agotamiento y desesperación, trabajando todo el día y hasta altas horas de la noche ”[ 1 ]. La difícil situación que sufren los estudiantes de posgrado se expresa mejor en una línea del poeta Percy Bysshe Shelley, en 1819: “Al igual que los poetas, aprenden a través de su sufrimiento lo que enseñan en sus canciones”.
Cuando Cecilia Payne comenzó su estudio de los espectros estelares, los científicos creían que la abundancia relativa de elementos en las atmósferas del Sol y las estrellas era similar a la de la corteza terrestre. En 1889, la “ Abundancia Relativa los Elementos Químicos” del Geoquímico Frank Wigglesworth Clarke fue el resultado de su exhaustivo muestreo de minerales de muchas partes de la corteza terrestre. Muchas de las líneas fuertes del espectro solar provienen de los elementos más abundantes en la Tierra. Los físicos estadounidenses preeminentes en ese momento, Henry Norris Russell y Henry Rowland, creían que las abundancias elementales en la Tierra y el Sol eran sustancialmente idénticas. Russell escribió [ 2] “El acuerdo de las listas solar y terrestre es tal que confirma firmemente la opinión de Rowland de que, si la corteza terrestre se elevara a la temperatura de la atmósfera del Sol, se obtendría un espectro de absorción muy similar”. Los Espectros del Sol y de las otras estrellas eran similares, por lo que parecía que la abundancia relativa de elementos en el Universo era como aquella de la corteza terrestre.
Payne tenía un mejor conocimiento de los espectros atómicos que la mayoría de los astrónomos en ese momento. También conoció el trabajo del Físico Meghnad Saha en 1920 sobre la ionización térmica de los átomos. Mostró cómo usar una ecuación de equilibrio de la química física para relacionar la relación de los estados excitados con los estados fundamentales y la fracción de los estados ionizados con la temperatura, la concentración de electrones, el potencial de ionización y otras propiedades de la atmósfera estelar. Payne conoció a Saha cuando visitó Harvard, justo cuando su trabajo era conocido por los astrónomos.
La tesis de Payne [ 3], terminada el 1 de Enero de 1925, confirmó la opinión de Russell y Rowland sobre la abundancia de los elementos más pesados en las atmósferas estelares. Luego aplicó las ecuaciones de Saha a las series de Balmer de absorción del hidrógeno, que se origina a partir de átomos en el primer estado de excitación. Ella fue la primera en darse cuenta de que, en la atmósfera del Sol a 5700 K, solo uno de cada 200 millones de átomos de hidrógeno se encuentra en este estado de excitación, de modo que la cantidad total de hidrógeno está subrepresentada por las series de Balmer de absorción. Un argumento similar es válido para el helio. Encontró resultados similares para otras estrellas. Payne concluyó que, a diferencia de la Tierra, el hidrógeno y el helio son los elementos dominantes del Sol y las estrellas. Henry Norris Russell se opuso firmemente a esta conclusión y la convenció de que la omitiera de su tesis. Sin embargo, los valores actualmente aceptados para la fracción de masa de elementos en la Vía Láctea son: ~ 74% de hidrógeno, 24% de helio; Todos los elementos restantes, 2%, confirmando el resultado de Payne. Su descubrimiento de la verdadera abundancia cósmica de los elementos cambió profundamente lo que sabemos sobre el Universo. Los gigantes, Copérnico, Newton y Einstein, cada uno a su vez, trajeron una nueva visión del Universo. El descubrimiento de Payne de la abundancia cósmica de los elementos no hizo menos.
En 1934, Payne visitó el Observatorio de Leningrado, en un momento de gran tensión soviético-alemana, momento en que reinaban duras condiciones de vida y la sospecha en los extranjeros. Continuó visitando Alemania, donde las condiciones eran igualmente tensas, y conoció a un joven astrónomo ruso, Sergei Gaposchkin. A pesar de las dificultades y la persecución en la Unión Soviética debido a sus opiniones políticas, había alcanzado el éxito como astrónomo. Ahora se enfrentó a la persecución porque era ruso. Él le pidió que lo ayudara a llegar a América. Su historia la conmovió y, después de regresar a casa, trabajó arduamente para conseguirle una visa como apátrida (sin patria). Vino y, más tarde, en 1934, se casaron y ella se convirtió en Cecilia Payne-Gaposchkin.
Al completar su doctorado, después de considerar otras oportunidades, decidió quedarse en Harvard. En ese momento, el avance hacia el cargo de profesor le era negado a las mujeres en Harvard, por lo que pasó años en tareas menores y mal pagadas. Publicó varios libros, incluyendo The Stars of High Luminosity , 1930; Estrellas variables , 1938; y estrellas variables y estructura galáctica , 1954.
Finalmente, en 1956, Payne-Gaposchkin logró dos primicias en Harvard: se convirtió en la primera profesora y la primera mujer en convertirse en jefe de departamento.
Su obituario leyó, en parte, “Cecilia Helena Payne-Gaposchkin, una Astrofísica pionera y probablemente la Astrónoma más eminente de todos los tiempos, murió en Cambridge, Massachusetts, el 7 de Diciembre de 1979. En la década de 1920 derivó la abundancia cósmica de los elementos a a partir de los espectros estelares y demostró por primera vez la homogeneidad química del universo ”[ 4 ].
Referencias:
1- C. Payne-Gaposchkin, An Autobiography and Other Reflections, Katherine Haramundanis, editor. Cambridge University Press, 1996.
2-Science 39 , 791 (1914).
3- C. H. Payne, Stellar Atmospheres (Harvard University Press, Cambridge, MA, 1925)
4- Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 23, 450 (1982).
Fuente del artículo: American Physical Society, APS.
Artículo original: “This Month in Physics History”: January 1, 1925: Cecilia Payne-Gaposchkin and the Day the Universe Changed. By Richard Williams. January 2015, Vol. 24, Number 1.
Material relacionado:
Un artículo bastante más extenso y en profunidad sobre Cecilia Payne-Gaposhkin, abordando todos los aspectos de su vida, sus esfuerzos frustaciones y logros, los atrónomos junto a los que trabajó, conteniendo fotos del archivo del Observatorio de Harvard y recursos, escrito por uno de los investigadores más reconocidos en Historia de la Ciencia :
Payne-Gaposchkin, Cecilia (1900-1980). “The Most Brilliant Ph.D Thesis Ever Written in Astronomy”. By Owen Gingerich, Harvard Smithsonian
Center for Astrophysics.
Completando dicho artículo ponemos la transcripción de un extracto de la entrevista que el Dr. Owen Gingerich le hizo a C. Payne-Gaposhkin:
Excerpts from an Interview with Cecilia Payne-Gaposchkin by Owen Gingerich, March 5, 1968 at the Hale Observatories, Santa Barbara State. American Institute of Physics.
El “American Institute of Physics” (AIP), dedica una entrada al Mes de la Historia de las Mujeres, donde introduce el problema de la discriminación de las Mujeres en Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM en Inglés) en un breve artículo, para luego dar una extensa colección de recursos publicados por la Insitución sobre mujeres científicas en todos los niveles, cuyas contribuciones a la ciencia y a la humanidad son dignas de celebración:
Women’s History Month. AIP.
Un proyecto que se dedica a reunir las biografías de mujeres que han contribuido, o han tenido participación o logros, de manera distintiva en STEM es:
Un ejemplo vivo de la discriminación de las Mujeres en el ámbito astronómico se presenta en el siguiente artículo:
Hubble telescope time preferentially goes to men. Clara Moskowitch. Scientific American. September 19, 2014.
Reuniendo los consejos y experiencias de varias Profesoras y Doctorandos de importantes universidades alrrededor del mundo, que han logrado hacerse un lugar en su área de estudio, está el artículo:
Celebrating women in science. Science Careers Staff. Science Magazine. Feb. 9. 2018.
La evidencia muestra que los patrones de inequidad en la Física terminan expulsando a las mujeres con talento fuera del campo. El siguiente artículo aborda el problema y sugiere qué es lo que los Físicos pueden hacer para superarlo:
Gender Matters, by Jennifer Blue, Adrienne Traxler, and Ximena Cid. Physics Today, 01 March 2018, pag. 40.
En la misma línea del artículo anterior pero de carácter académico, se encuentra la siguiente investigación publicada en PNAS:
Science faculty’s subtle gender biases favor male students. Corinne A. Moss-Racusin et al. PNAS October 9, 2012 109 (41) 16474-16479; https://doi.org/10.1073/pnas.1211286109
El problema de la inequidad con la mujer profesional es una de las facetas de un problema mayor que es cómo convivir con la carrera y la familia, que afecta tanto a la mujer como al hombre. La siguiente referencia encara el tema y contiene en particular, una profunda revisión de la Autobiografía de Cecilia Payne-Graposchkin, realizada hace 21 años, por la desaparecida Astrónoma de la Universidad de Yale, Dorrit Hoffleit:
Book Review. Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography And Other Recollections. . Dorrit Hoffleit. Status. Editor: Dr. Fran Bagenal (University of Colorado). January 2006.
En esa mismo número de la revista Status, hay un artículo, esta vez de la editora de la revista, la Dra. Fran Bagenal, donde nos da un cuadro de la realidad de aspirar a ser una mujer astronauta, pero sin posibilidades de vuelo a principios de los 60, aún teniendo más horas de vuelo en avión y en las circunstancias más diversas, que los hombres aspirantes a astronautas, también siendo sometidas a mayores exigencias en los exámenes médicos que las exigidas a los hombres :
Apollo Fever. Dr. Fran Bagenal. Status. January 2016.
Libros:
Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography and Other Recollections.
Katherine Haramundanis Second Edition Paperback – March 29, 1996.
Engineering Women: Re-visioning Women’s Scientific Achievements and Impacts. Jill S. Tietjen. Springer. 2017.
Advancing Women in Science. An International Perspective. Willie Pearson, Lisa M. Frehill, Connie L. McNeely. Springer, 2015.
Recoding Gender, Women’s Changing Participation in Computing. Janet Abbate. MIT Press. 2012. Winner, 2014 Computer History Museum Prize.
EL siguiente libro, publicado por la “Harvard University Press, que saldrá a la venta a fines de Abril próximo, escrito por la varias veces galardonada Dra. Prof. Sally A. Nuamah, aborda el tema de la educación para el éxito de las niñas. Presenta un Proyecto resultado de cinco años de investigación sobre mujeres y educación en Ghana, finanaciado por la NSF,la Universidad George Washington y la Universidad Northwestern : (ver más abajo un cortometraje que presenta el tema)
How Girls Achieve. Prof. Dr. Sally A. Nuamah. Harvard University Press. April 2019.
Los siguientes son libros que recorren los grandes logros de las mujeres en la Astronomía :
The Unforgotten Sisters. Female Astronomers and Scientists before Caroline Herschel. Gabriella Bernardi. Springer, 2016.
The Glass Universe. How the Ladies of the Harvard Observatory Took the Measure of the Stars. Dava Sobel. Penguim, Random House. 2016.
Beyond Curie: Four Women in Physics and Their Remarkable Discoveries, 1903 to 1963. Scott Calvin. Iop Concise Physics. July 31, 2017.
Videos de Conferencias y Charlas Públicas, Documentales:
¿Cómo sabemos de qué están hechas las estrellas? | Cecilia Payne | MUJERES EN LA CIENCIA. La Ciencia detrás de.
Four Women in Astronomy (Herschel, Leavitt, Cannon, Payne). Diane Hall & Ken Bertin. Warren Astronomical Society. Aug. 20, 2015.
A Woman’s Place at the Harvard Observatory Dava Sobel. 2016–2017 Kim and Judy Davis Dean’s Lecture. Radcliffe Institute. Harvard University. May 2, 2017.
A Celebration of Women in Astronomy. By Prof. Dame Jocelyn Bell Burnel. The Edinburgh Lecture Series. Royal Society Edinburgh. February 20, 2012.
The Changing Status of Women in Science at MIT: 1999-2011. Nancy Hopkins. Inaugural Colloquium on how to advance women in Science and Engineering. The University of Chicago. March 12, 2011.
Documentales:
El documental “Period. End of Sentence.” de la directora Rayka Zehtabchi y la productora Melissa Burton, flamante ganador del Oscar 2019 de la Academia, en la categoría “Mejor Cortometraje”, según lo muestra el siguiente artículo:
From the Oscars to the Nurse’s Office: Fighting for Menstrual Equity in Our Own Backyards, by MABELLE ZHANG and SALLY NUAMAH. February 27, 2019.
El siguiente documental, trata sobre las niñas y la educación en Ghana y fue seleccionado como “Mejor cortometraje documental educativo” en Bare Bones, un festival de cine clasificado en el top 20 para documentales por PBS y se puede acceder a ella a través de Discovery Education.
HerStory. Prof. Dr. Sally A. Nuamah. Ver también la presentación:
Clapping with One Hand: Sally Nuamah at TEDxUofIChicago. May 3, 2013.
