Personaggi

Cecilia Payne e la struttura delle stelle

L'astronoma Cecilia Helena Payne è indubbiamente una tra le donne che hanno fatto grande la scienza: l'astronoma britannica, a partire dai risultati della fisica quantistica, ha dedotto la composizione dell'atmosfera delle stelle.

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.

Cecilia Helena Payne nel suo ufficio ad Harvard – via commons

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.

Cecilia Payne, che ha studiato la nuova scienza della fisica quantistica, sapeva che le strutture caratteristiche nello spettro di ciascun atomo erano determinare dalla configurazione degli elettroni. Ella sapeva anche che alle alte temperature, uno o più elettroni vengono strappati agli atomi, che così diventano ioni. Il fisico indiano M. N. Saha aveva recentemente mostrato come la temperatura e la pressione dell’atmosfera di una stella determina determina la misura in cui i vari atomi sono ionizzati. (1)

da Cecilia Payne and the Composition of the Stars – consultata versione del 14 ottobre 2014 su archive.org

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

Studiò, quindi, le stelle variabili, realizzando 1250000 osservazioni con i suoi assistenti. Questo lavoro più tardi venne esteso alla Nube di Magellani, aggiungendo altri 2000000 di osservazioni di stelle variabili. Questi dati vennero utilizzati per comprendere l’evoluzione stellare. Le sue osservazioni e analisi, con il marito, delle stelle variabili pose le basi per il lavoro successivo. (2)

da en.wiki

Iniziò la sua carriera nella ricerca come assistente di Shapley, ruolo che non era ufficialmente riconosciuto né dall’università né 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 granché 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 poté 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.

Note   [ + ]

1.

da Cecilia Payne and the Composition of the Stars – consultata versione del 14 ottobre 2014 su archive.org

2.

da en.wiki

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Scritto da

Gianluigi Filippelli Gianluigi Filippelli

Ha conseguito laurea e dottorato in fisica presso l’Università della Calabria. Tra i suoi interessi, la divulgazione della scienza (fisica e matematica), attraverso i due blog DropSea (in italiano) e Doc Madhattan (in inglese). Collabora da diversi anni al portale di critica fumettistica Lo Spazio Bianco, dove si occupa, tra gli altri argomenti, di fumetto disneyano, supereroistico e ovviamente scientifico. Last but not least, è wikipediano.

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