Cecilia Payne e la struttura delle stelle

Aggiornato il 28 Novembre 2024

Basato su un articolo precedentemente pubblicato sul blog DropSea

L’atmosfera delle stelle è costituita da una serie di strati con nomi e proprietà  ben distinti: fotosfera, cromosfera, regione di transizione e corona sono gli strati che la compongono, mentre il componente principale è l’idrogeno. Quest’ultima scoperta in particolare è relativamente recente: infatti, fino alla fine degli anni Venti del XX secolo, gli astronomi erano convinti che, in realtà , il componente principale fosse il ferro, in similitudine con il nucleo della Terra.
Per rompere questa convinzione ci volle una donna, Cecilia Payne, che sostenne l’ipotesi nella sua tesi di dottorato. Purtroppo la revisione del suo lavoro venne fatta da Henry Norris Russell, che metteva in dubbio i risultati ottenuti dall’astronoma, sottraendo così la giusta rilevanza alla sua scoperta. Quattro anni dopo, però, Russell ottenne conferma dei risultati di Cecilia, ma nonostante gli espliciti ringraziamenti di Russell al lavoro della collega, fu quest’ultimo a venire accreditato per diverso tempo come lo scopritore della struttura dell’atmosfera solare.

Una vita per le stelle

Cecilia Helena Payne nasce il 10 maggio del 1900 a Wendover, in Inghilterra da Emma Leonora Helena e Edward John Payne. Finite le scuole, vinse nel 1919 una borsa di studio per il Newnham College a Cambridge, dove studiò botanica, fisica, chimica. Dopo una lezione di Arthur Eddington sulla sua spedizione del 1919 per osservare l’eclissi di quell’anno (e verificare così la teoria della relatività  di Albert Einstein), Cecilia si appassionò all’astronomia, che sarebbe così diventata la sua professione.
Il problema principale, però, non fu tanto concludere gli studi, ma portarli a frutto in una carriera scientifica vera e propria: Cambridge (e più in generale l’Inghilterra) non era ancora pronta per assumere donne come ricercatrici, così nel 1923 decise di abbandonare la sua terra natia per gli Stati Uniti: Harlow Shapley, all’epoca direttore dell’Osservatorio di Harvard, aveva dato inizio nel 1922 a un programma di borse e assegni per incentivare le donne astronome a lavorare presso il suo Osservatorio. E Cecilia Payne fu la seconda in assoluto ad accedere a tale programma, preceduta l’anno prima da Adelaide Ames.
Nel 1925 Cecilia ottenne il dottorato con la tesi sull’atmosfera delle stelle, Stellar Atmospheres, A Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars, definita da Otto Struve come la più brillante tesi di dottorato mai scritta in astronomia.

Dopo il dottorato, Cecilia Payne continuò a studiare il cielo, concentrandosi in particolare sulla Via Lattea:

Iniziò la sua carriera nella ricerca come assistente di Shapley, ruolo che non era ufficialmente riconosciuto nè dall’università  nè dal dipartimento: questa situazione, che si protrasse nel tempo, portò nel 1938 Cecilia Payne molto vicina alla decisione di abbandonare l’università  che la ospitava. Fu in quel periodo, però, che Shapley riuscì a ottenere per la sua assistente il riconoscimento del ruolo e del titolo di astronomo da parte dell’accademia.
Nel frattempo Cecilia, nel 1932, era ritornata in Europa per un giro di conferenze, passando anche per la Germania nazista: fu a Berlino che incontrò l’astronomo russo Sergei Gaposchkin, che viveva una difficile situazione in quel contesto politico abbastanza avverso ai russi. La donna, allora, decise di aiutarlo, trovandogli una posizione ad Harvard, dove arrivarono nel novembre del 1932: meno di due anni più tardi, nel marzo del 1934, Cecilia e Sergei si sposarono. Interessante osservare come fino a quel momento l’astronoma non si era granchè interessata alla lotta dei diritti delle donne; poi, evidentemente, qualcosa la fece riflettere sulla sua situazione in particolare e così decise di abbandonare Harvard, un posto che, come abbiamo visto, non sembrava apprezzarla abbastanza. Alla fine la decisione di cambiare accademia rientrò grazie agli sforzi di Shapley: la carriera di Cecilia potè così proseguire fino al raggiungimento del ruolo di direttore del Dipartimento di Astronomia di Harvard, prima donna a raggiungere un ruolo di tale importanza in un dipartimento di questa prestigiosa università .

• doi:10.1073/pnas.22.6.332
• doi:10.1073/pnas.22.4.195