En tant qu’humains, nous sommes limités dans la façon dont nous pouvons regarder les choses nous-mêmes et nous nous appuyons sur les différentes perspectives et idées des autres pour aider à donner un sens aux choses. Il suffit d’une seule personne pour regarder un ensemble de données et trouver quelque chose de complètement différent qui change notre perception fondamentale de l’univers.

Cecilia Payne-Gaposchkin a découvert que les étoiles sont principalement constituées d’hydrogène et d’hélium, à une époque où les astronomes pensaient que le Soleil et la Terre n’avaient pas de différences élémentaires significatives. Elle a proposé que l’hydrogène n’était pas seulement plus courant, mais qu’il était un million fois plus commun.

Cette conclusion bizarre a été catégoriquement rejetée à l’époque, et elle a accepté d’atténuer certaines des conclusions de sa thèse, jusqu’à ce que ses découvertes soient largement confirmées quelques années plus tard. Vraiment révolutionnaire, la découverte de la prévalence de l’hydrogène dans les étoiles a ouvert la voie à notre compréhension actuelle de leur rôle en tant que fours pour les éléments plus lourds que nous connaissons et aimons, et dont nous sommes en fait composés.

Météorites, comètes et orchidées d’abeilles

Cecilia Helena Payne est née le 10 mai 1900 à Wendover, Buckinghamshire, Angleterre. Elle était l’un des trois enfants nés d’Emma et Edward, avocat, historien et musicien. Son père est mort avec elle avait quatre ans, laissant sa mère élever seule la famille.

La grande comète de la lumière du jour de 1910 vue par l’Observatoire Lowell. Image via Wikipedia

Alors qu’elle n’avait que quelques années, Cecilia a vu une météorite flamboyer dans le ciel et a été complètement fascinée. Elle a continué à s’intéresser à la science après avoir découvert une orchidée d’abeille poussant dans un verger lorsqu’elle avait huit ans. C’était excitant car l’orchidée abeille est originaire de la Méditerranée et non d’Angleterre. Quelques années plus tard, elle a été témoin de la grande comète de jour de 1910 et de la comète de Halley la même année.

La mère de Cecilia les a déplacés à Londres quand elle avait douze ans pour l’éducation de son frère Humfry. L’éducation de Cecilia s’est concentrée sur les langues, mais elle était plus intéressée par la botanique et d’autres sciences. Elle a étudié la botanique et les mathématiques seule, et l’un de ses professeurs l’a emmenée dans des musées et lui a prêté ses livres à lire.

À 17 ans, Cecilia a enfin pu étudier les sciences. Elle a été transférée à la St. Paul’s Girls ‘School et y a passé deux ans avant de gagner une bourse au Newnham College de l’Université de Cambridge. Elle s’est spécialisée en botanique, physique et chimie, mais son intérêt s’est profondément tourné vers l’astronomie après avoir assisté à une conférence sur les éclipses solaires et la relativité de Sir Arthur Eddington qui a transformé son image du monde.

Cecilia travaille à l’observatoire. Observatoire du Harvard College via des sélections de cerveau

Les trucs des étoiles

Les options de Cecilia au Royaume-Uni se limitant à l’enseignement, elle a donc cherché des subventions qui la mèneraient aux États-Unis. Après avoir obtenu son diplôme à Newnham en 1923, elle a remporté une bourse de recherche nationale qu’elle a utilisée pour poursuivre des études supérieures à Radcliffe, un collège pour femmes associé à Harvard, qui était alors réservé aux hommes.

Son conseiller académique l’a persuadée de rédiger une thèse de doctorat même s’il n’y avait pas de programme d’astronomie à Radcliffe ou à Harvard. La croyance commune à l’époque était que la Terre et le Soleil étaient composés des mêmes éléments. En étudiant des dizaines de milliers d’images spectroscopiques, Cecilia a plutôt déterminé que le Soleil et les autres étoiles sont principalement constitués d’hydrogène et d’hélium. Elle a établi une échelle de température stellaire et a lié avec précision les classes spectrales des étoiles à leurs températures en appliquant la théorie de l’ionisation de l’astronome Meghnad Saha. Sa thèse a été publiée en 1925 et elle a obtenu le premier doctorat en astronomie de l’Université Harvard et du Radcliffe College.

Plusieurs membres du corps professoral et astronomes, dont Henry Norris Russell, ont trouvé sa thèse problématique parce qu’elle était si peu orthodoxe. Ils sont allés jusqu’à la forcer à ajouter une déclaration disant que la présence d’hydrogène dans le Soleil était hautement improbable. En l’espace de quatre ans, les découvertes de Cecilia ont été vérifiées de manière indépendante par d’autres, dont Henry Norris Russell. Ironiquement, Russell est souvent crédité de cette découverte, bien qu’il ait crédité Cecilia dans son propre article.

Cecilia au microscope clignotant. Image via la bibliothèque de Harvard Square

Professeur Payne-Gasposchkin

Après avoir obtenu son doctorat, Cecilia a étudié les étoiles à haute luminosité afin de mieux comprendre la structure de la Voie lactée. En 1933, elle rencontre l’astrophysicien Sergei I. Gaposchkin en Allemagne. Ils se sont mariés l’année suivante et se sont installés dans une petite ville près de Harvard, élevant finalement trois enfants. Cecilia était devenue citoyenne américaine en 1931 et a aidé Sergei à obtenir sa citoyenneté quelques années plus tard.

Cecilia et Sergei ont travaillé ensemble pour étudier toutes les étoiles plus brillantes que la dixième magnitude. Avec Sergei et ses assistants, Cecilia a fait plus de 3 000 000 d’observations d’étoiles variables. Elle a publié plusieurs livres, dont Les étoiles de haute luminosité (1930), Étoiles variables (1938) et Étoiles variables et structure galactique (1954). Cecilia a pris sa retraite de l’enseignement en 1966, mais a continué à faire des recherches et à éditer des livres et des revues issus de l’Observatoire de Harvard. Diverses personnes ont fait ce qu’elles ont pu au fil des ans pour élever sa réputation à Harvard. Elle a été la première femme à être promue professeur titulaire et la première femme à diriger un département. Elle s’est battue pour l’égalité de rémunération, mais a passé une grande partie de sa carrière d’enseignante à gagner le même salaire qu’un professeur de sexe masculin débutant.

Pourtant, Cecilia était influente à bien des égards. Plusieurs de ses étudiants comme Helen Sawyer Hogg ont continué à apporter leurs propres contributions importantes à l’astronomie. Lorsque Joan Feynman a trouvé le nom de Cecilia dans un manuel d’astronomie, cela a suffisamment renouvelé sa confiance pour étudier la science contre la volonté de sa mère et de sa grand-mère.

Cecilia a remporté de nombreux prix au cours de sa vie et a été la première lauréate du prix Annie Jump Cannon en astronomie. Elle est décédée le 7 décembre 1979 à Cambridge, Massachusetts, mais on se souviendra toujours de son énorme contribution à la science.

Grâce à [Keith Olson] pour le pourboire.

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