Cecilia Payne-Gaposchkin: yıldızlarda hidrojen bulan kadın

En basit atom olan hidrojen, evrenin temel yapı taşıdır. Evren doğduktan kısa bir süre sonra var olduğunu ve hala yıldızların oluştuğu yıldızlararası ortamın büyük bir parçası olarak göründüğünü biliyoruz. Aynı zamanda, kimyasal elementleri oluşturmak için eonlar boyunca evrimleşirken yıldızların muazzam miktarda enerji yaymasını sağlayan nükleer yakıttır.

Fakat hidrojenin evrenin yaygın ve temel bir bileşeni olduğunu nasıl öğrendik? Hidrojenin kozmik öneminin ilk kez genç bir doktora öğrencisi olan Cecilia Payne (evlendikten sonra Payne-Gaposchkin) tarafından kavrandığını ve 1925'te yıldızlarda hidrojeni keşfeden kişi yeterince insan bilmiyor. Gerçekten de, kadınların bunu yapmasının hala son derece zor olduğu bir zamanda doktora derecesi aldı ve tezi için çığır açan araştırmalar yaptı. Hikâyesi, biliminin tüm başarısına karşın, kadınların bilimsel özlemlerini gerçekleştirmelerini zorlaştıran ve tüm kariyerlerini etkileyen engelleri ve cinsiyetçiliği de gösteriyor.

genç bilim adamı

Cecilia Payne 1900 yılında İngiltere'nin Wendover şehrinde doğdu. O dört yaşındayken babası öldü, ancak annesi Emma onun bilim adamı olmak isteyen yetenekli bir çocuğu olduğunu gördü. Emma, ​​kızını Londra'da bilim öğretmek için iyi donanımlı olan St Paul Kız Okulu'na kaydettirdi. 17 yaşındaki orada başarılı oldu ve Payne-Gaposchkin'in daha sonra otobiyografisinde yazdığı gibi boyacının eli (başlık altında yeniden yayınlandı Cecilia Payne-Gaposchkin: Bir Otobiyografi ve Diğer Hatıralar)"Kimyasal elementlere hayran olduğum küçük bir ibadet hizmetim" için bilim laboratuarına gizlice girerdi.

İleri fen eğitimi 1919'da girdiğinde başladı. Newnham Koleji at University of Cambridge burslu. Orada, ilk aşkı olan botanik, fizik ve kimya okudu - o sırada üniversitenin kadınlara diploma vermemesine rağmen. Yine de, kuantum mekaniğinin ve göreliliğin gelişmekte olan alanlarını özümsediği için fizik bilimini incelemek için heyecan verici bir zamandı.

Cambridge'de Ernest Rutherford gibileri atom ve atom altı dünyaları keşfediyordu ve Arthur Eddington yıldızların yapısını ve gelişimini inceliyordu. Gerçekten de, Payne-Gaposchkin'in fizik hocası Rutherford'un kendisiydi, ancak sınıfındaki tek kadın olarak, Rutherford kendini aşağılanmış buldu. O sırada üniversite yönetmelikleri ön sırada oturmasını gerektiriyordu. Otobiyografisinde anlattığı gibi, “Her derste [Rutherford] bana anlamlı bir şekilde bakardı… ve sert sesiyle başlardı: 'Bayan ve beyler. Bütün çocuklar bu espriyi düzenli olarak gürleyen alkışlarla [ve] ayaklarını yere vurarak karşıladılar… her derste toprağa gömülebilmeyi diledim. Bugüne kadar içgüdüsel olarak mümkün olduğunca eski bir konferans salonunda yerimi alıyorum.”

Bunun yerine Payne-Gaposchkin ilhamını Eddington'da buldu. Neredeyse tesadüfen, Einstein'ın genel görelilik kuramını doğrulayan 1919'da Batı Afrika'ya yaptığı keşif gezisiyle ilgili konferansına katıldı. Bu onu o kadar etkiledi ki botanik yerine fizik ve astronomiyi seçmeye karar verdi. Daha sonra, otobiyografisinde yazdığı gibi, Eddington ile tanıştığında, “Bir astronom olmak istediğimi ağzımdan kaçırdım... o, beni birçok karşı çıkışla destekleyecek bir cevap verdi: 'Aşılmaz bir itiraz göremiyorum.' Onu yıldız yapıları üzerindeki çalışmalarına dahil etti, ancak Cambridge'den sonra İngiltere'de bir kadın astronom için büyük olasılıkla hiçbir fırsat olmayacağı konusunda da onu uyardı.

yeni kıyılar

Neyse ki Payne-Gaposchkin, şirketin direktörü Harlow Shapley ile tanıştığında yeni bir olasılık ortaya çıktı. Harvard Koleji Gözlemevi İngiltere ziyareti sırasında Cambridge, Massachusetts'te. Çabalarını teşvik etti ve astronomi alanında yüksek lisans programı başlattığını öğrendi. Eddington'ın parlak bir tavsiyesiyle Shapley, araştırma görevlisi olarak ona mütevazı bir maaş teklif etti. 1923'te Shapley'in yönetiminde doktora üzerinde çalışmaya başlamak için ABD'ye gitti.

Kadınlar uzun süredir Harvard Gözlemevi'ndeki araştırmalara katkıda bulunuyorlardı. 1870'lerde Shapley'in yönetmen olarak selefi Charles Pickering, gözlemevinin topladığı veri depolarını analiz etmek için “Harvard Bilgisayarları” (orijinal anlamda hesaplama yapan kişi anlamında) olarak bilinen kadınları işe almaya başlamıştı. Kadınlar, ince ayrıntılar içeren işlerde erkeklere göre daha sabırlı oldukları düşünüldüğü ve erkeklerden daha düşük ücreti kabul ettikleri için tercih ediliyordu. Bilgisayarlardan bazıları bilim geçmişi olmadan işe alındı, ancak üniversite derecesine sahip olanlara bile vasıfsız işçiler gibi saatte 25-50 sent ücret verildi (bkz. “Karanlık bir camdan evren").

Harvard Bilgisayarları bağımsız araştırmacılar değil, atanmış projeleri olan asistanlardı. Yine de, bu kadınlar erken gözlemsel astronomiye en önemli katkılardan bazılarını yaptılar. Bunlar arasında Cepheid değişkenlerinin dönem-parlaklık ilişkisini keşfetmesiyle ünlü Henrietta Swan Leavitt ve yıldız spektrumlarını organize etmesiyle uluslararası alanda tanınan Annie Jump Cannon vardı.

19. yüzyılın ortalarından beri her elementin benzersiz bir tayf çizgileri modeli ürettiği ve farklı yıldızların tayflarının hem benzerlikler hem de farklılıklar gösterdiği biliniyordu. Bu, yıldızların gruplara ayrılabileceğini öne sürdü, ancak bunun en iyi nasıl yapılacağı konusunda çok az fikir birliği vardı.

1894'te Cannon, gözlemevinde toplanan yıldız spektrumlarını inceleme ve bunları yararlı bir sıraya koyma projesine başladı. Bu yıldırıcı görev onu yıllarca meşgul etti. Farklı yıldızlardan gelen spektrumlar, her bir görüntü bir inçten daha uzun olmayan cam fotoğraf plakalarına kaydedildi. Cannon bir büyüteçle yüz binlerce spektrumun ayrıntılarını okudu ve çoğunu B, A, F, G, K ve M olarak etiketlenen altı gruba ayırdı ve azınlık O grubuna yerleştirildi. Balmer absorpsiyon çizgilerinin gücü (hidrojen atomunun spektral çizgi emisyonlarını tanımlar) ve K yıldızlarındaki metaller gibi belirli elementlerin spektral imzalarını yansıtır.

spektral çalışmalar

Ancak Cannon, spektrumlara neden olan fiziksel mekanizmaları araştırmadı ve onlardan nicel bilgi çıkarmadı. Payne-Gaposchkin doktora çalışmasında Cambridge'de öğrendiği fizikten yararlanarak bu eşsiz veri önbelleğini en son teorilerle analiz etti. Spektral çizgilerin kökeni, 1913'te Niels Bohr'un hidrojen atomunun erken kuantum teorisi tarafından, daha sonra başkaları tarafından genişletilen on yıl önce kurulmuştu. Bu teoriler nötr atomlara uygulandı. Payne-Gaposchkin'in büyük kavrayışı, bir yıldızın sıcak dış atmosferinde meydana geldiği gibi, uyarılmış veya iyonize atomlardan gelen spektrumların aynı türün nötr atomlarından farklı olduğunu takdir etmesiydi.

Sıcaklık, sıcak atomların kuantum durumları ve tayf çizgileri arasındaki ilişki, 1921'de Hintli fizikçi Meghnad Saha tarafından türetildi. Her element için kuantum enerji seviyelerini bilmeden fikirlerini tam olarak test edemezdi, ancak Payne-Gaposchkin araştırmasına başladığında bunlar ölçülüyordu. Cannon'un sıcaklık etkileri de dahil olmak üzere yıldız spektrumlarını tam olarak yorumlamak için büyük bir çabayla yeni verileri Saha'nın teorisiyle birleştirdi. Önemli bir sonuç, yıldız sıcaklıklarının Cannon'ın kategorileri ile korelasyonuydu ve bugün hala kullanılan sonuçlar: örneğin, B yıldızları 20,000 K'de parlarken M yıldızları sadece 3000 K'da parlıyor. Bu sonuç, Payne-Gaposchkin'in 1925'teki dikkate değer tezinin bir parçası. Yıldız Atmosferleri, iyi karşılandı ama tezinde başka bir sonuç değildi.

kompozisyon bilmeceleri

Payne-Gaposchkin, yıldız tayfında görülen her bir elementin göreli bolluğunu hesapladı. 15 tanesi için, lityumdan baryuma kadar, sonuçlar farklı yıldızlar için benzerdi ve “Dünya'nın bileşimi ile çarpıcı bir paralellik gösterdi”. Bu, o zamanlar gökbilimciler arasındaki, yıldızların Dünya ile aynı malzemeden yapıldığı inancıyla aynı fikirdeydi.

Ama sonra büyük bir sürpriz geldi: Analizi ayrıca hidrojenin diğer elementlerden bir milyon kat daha bol olduğunu gösterdi. Bu arada helyum bin kat daha boldu. Güneş'in neredeyse tamamen hidrojenden oluştuğu sonucu, tezini inceleyen saygın bir dış denetçinin başını derde soktu. Bu, Princeton Gözlemevi'nin yöneticisi ve Dünya ile Güneş'in aynı bileşime sahip olduğu fikrinin güçlü bir savunucusu olan Henry Russell'dı. Russell, hidrojen için sonucunu okuyana kadar etkilendi. Daha sonra Payne-Gaposchkin'e, teoride yanlış bir şeyler olması gerektiğini, çünkü "Hidrojenin metallerden milyon kat daha bol olması kesinlikle imkansız" diye yazdı.

Russell'ın onayı olmadan tez kabul edilmeyecekti ve böylece Payne-Gaposchkin yapması gerektiğini düşündüğü şeyi yaptı. Tezinin son versiyonunda, “[Hidrojen ve helyum] için elde edilen muazzam bolluk neredeyse kesinlikle gerçek değil” yazarak çalışmasının o kısmını reddetti. Ancak 1929'da Russell, hidrojen de dahil olmak üzere elementlerin yıldız bolluğunun kendi türevini farklı bir yöntem kullanarak yayınladı. Payne-Gaposchkin'in çalışmasına atıfta bulundu ve büyük hidrojen bolluğu da dahil olmak üzere tüm elementler için sonuçlarının, onunkilerle oldukça iyi bir şekilde uyuştuğunu kaydetti. Bunu doğrudan söylemeden Russell'ın makalesi, Payne-Gaposchkin'in tüm analizinin doğru olduğunu ve Güneş'in çoğunlukla hidrojenden oluştuğunu ilk keşfeden kişi olduğunu doğruladı. Buna rağmen, tezinde bu sonucu başlangıçta reddettiğini asla belirtmedi.

Russell, genç bir bilim insanını, kabul edilen fikirlere aykırı sonuçlar sunmanın kariyerine zarar verebileceği konusunda uyarmak için hidrojen hakkındaki yorumunu sunmuş olabilir. Muhtemelen sadece Russell gibi kıdemli bir araştırmacı astronomi camiasını bu yeni bulguya ikna edebilirdi. Gerçekten de, daha sonraki makalesi, astronomları yıldızların hidrojenden oluştuğunu kabul etmeye yöneltti ve bu keşifle kredilendirildi.

Cecilia Payne-Gaposchkin'in tezinin gücü kendisi için konuşur. Akıcı yazı stili, konuya hakimiyeti ve öncü bilimi ön plana çıkıyor.

Uygun kredi olmasa bile, Payne-Gaposchkin'in tezinin gücü kendisi için konuşur. Akıcı yazı stili, konuya hakimiyeti ve bilime öncülük etmesi ön plana çıkıyor. Shapley, çalışmayı bir monograf olarak bastırdı ve 600 kopya sattı - neredeyse bir tez için en çok satanlar statüsünde. En yüksek övgü, neredeyse 40 yıl sonra, seçkin astronom Otto Struve'nin Yıldız Atmosferleri "Astronomide şimdiye kadar yazılmış en parlak doktora tezi".

Payne-Gaposchkin'in Russell'a karşı herhangi bir kötü niyeti varsa da, bunu dışa vuran hiçbir belirti göstermedi ve onunla kişisel bir ilişki sürdürdü. Kendisini onurlandıran bir sempozyuma katkıda bulunduğu çalışmasının bir incelemesinde (1977'de öldü), 1957 tarihli makalesini kendi çalışmasına atıfta bulunmadan “çağ açan” olarak adlandırdı. Son derece pişman olduğu şey, sonucunun arkasında durmamış olmasıydı. Kızı Katherine Haramundanis, “hayatı boyunca bu karara üzüldüğünü” yazdı. Otobiyografisinde Payne-Gaposchkin şöyle yazmıştı: “Söylemek istediğimi vurgulamadığım için suçlu bendim. Haklı olduğuma inandığımda Otoriteye teslim olmuştum... Bunu gençlere bir uyarı olarak burada not ediyorum. Gerçeklerinizden eminseniz, pozisyonunuzu savunmalısınız.”

Önyargı ve önyargıyla mücadele

Tezini tamamladıktan sonra Payne-Gaposchkin, Shapley yönetimindeki gözlemevinde kaldı, ancak anormal bir durumda. Astrofizik araştırmalarına devam etmek istedi, ancak Shapley ona “teknik asistanı” olarak (küçük) bir maaş ödediği için, onu bir Harvard Bilgisayarıymış gibi yönlendirebileceğini hissetti ve onu yıldızların parlaklığını ölçmek için işe koydu - bir onu pek meşgul etmeyen rutin bir projeydi. Shapley ayrıca lisansüstü dersleri de verdi, ancak “profesör” şöyle dursun, “eğitmen” unvanı olmadan ve derslerini katalogda listelemeden. Bunu düzeltmek için Shapley, dekana ve Harvard'ın başkanı Abbot Lawrence Lowell'a başvurdu, ancak onlar kesinlikle reddetti. Lowell, Shapley'e Bayan Payne'in (o zamanlar bilindiği gibi) “hayatta olduğu sürece Üniversitede asla bir pozisyonu olmayacağını” söyledi.

Bunun gibi cinsiyet önyargısı, kariyerinin her aşamasında Payne-Gaposchkin'i etkiledi. Doktora derecesi (Harvard'da astronomide ilk) teknik olarak Harvard'dan değildi. Shapley, Harvard'ın fizik bölümü başkanından tezi imzalamasını istemişti, ancak Shapley Payne-Gaposchkin'e aktarırken, başkan bir kadın adayı kabul etmeyi reddetti. Bunun yerine, Shapley doktorasının Radcliffe, Harvard'daki kadın koleji. Daha sonra Harvard'da gerçek bir astronomi bölümü kurmaya başladığında Shapley, en iyi araştırmacısı Payne-Gaposchkin'in bu bölümün ilk başkanı olarak hizmet etmek için yeterli niteliklere sahip olduğuna ikna olmuştu - ama Lowell'in buna asla izin vermeyeceğini anladı ve bu yüzden bir erkek astronomda.

Gözlemevinde onlarca yıl çalıştıktan, kitaplar ve yüzlerce araştırma makalesi yayınladıktan ve aranan bir eğitmen olduktan sonra, Payne-Gaposchkin bir tür kariyer alacakaranlığı içinde kaldı - düşük ücretli ve gerçek bir akademik pozisyonu olmayan. Bu, ancak 1954'te Shapley emekli olduktan ve Russell'ın Princeton'daki ödüllü öğrencisi Donald Menzel'in gözlemevinin müdürü olmasından sonra değişti. Payne-Gaposchkin'e ne kadar az maaş verildiğini keşfetti ve maaşını ikiye katladı ve sonra gerçekten önemli bir şey yaptı. Lowell ve kadın karşıtı önyargısı çoktan gitmiş (1933'te emekli olmuştu) ile Menzel, Payne-Gaposchkin'in tam bir astronomi profesörü olarak atanmasını sağladı. Bu büyük bir haberdi: New York Times 21 Haziran 1956'da, "[Payne-Gaposchkin], düzenli fakülte terfisi yoluyla Harvard'da tam profesörlüğe ulaşan ilk kadındır." Birkaç ay sonra, Harvard'da bir bölüme başkanlık eden ilk kadın olan astronomi bölümünün başkanı oldu.

Geriye dönüp bakıldığında, Payne-Gaposchkin'in kariyeri, Harvard'daki “ilkleri” ve diğer onurları için olağanüstü bir tez, üretken araştırma, mükemmel öğretim ve ayrım ile son derece başarılıydı. Tüm akademik çalışmalarının yanı sıra, kişisel yaşamına da yer buldu. 1934'te Rus göçmen astronom Sergei Gaposchkin ile evlendi ve astronomi araştırmalarına devam ederken onunla birlikte üç çocuk büyüttü.

Olağanüstü sürüş

Bir anlamda, bilimi aile ve çocuklarla birleştirmede "her şeye sahipti" diyebilir, ancak kadınlara karşı önyargı nedeniyle oraya gitmek gereksiz yere zor ve yorucuydu. Tam bir profesör oldu ancak 56 yaşında, benzer başarılara sahip bir adamın bu statüye ulaşmasından çok daha sonra ve ilerleme için geçildikten sonra, bu psikolojik bir bedel almış olmalı. Sadece olağanüstü bir dürtü ve ısrarı olan, bilimsel yeteneğe sahip bir kişi, nihai tanımaya kadar dayanabilirdi.

Nihayetinde, 1979'da vefat eden Cecilia Payne-Gaposchkin, kariyeri boyunca harika işler yapan, ancak çoğu için profesyonelce muamele görmemiş öncü bir bilim insanıydı. Harvard Bilgisayarlarının çoğu, araştırmacılar veya yüksek lisans öğrencileri değil, çalışanlardı. Shapley, Payne-Gaposchkin'e önemli fırsatlar sunarken ve onun ne kadar iyi bir bilim insanı olduğunu anlarken, aynı zamanda ona sadece gözlemevi için kendi planlarını desteklemek için kiralanmış bir Harvard Bilgisayarı gibi davrandı. Kadınların astronomideki konumunu bilgisayarların ötesinde ilerletti, ancak kadınlar ancak 20. yüzyılda daha sonra başarmaya başladıkları için, olmak istediği eksiksiz bilim insanı olmaktan alıkoyan engellerle karşılaştı. Bilimde kendi alanlarında temelleri atan birçok “gizli” kadından biri olduğu için, onun yıldız çalışmaları genellikle göz ardı edildi ve mirası unutuldu. Payne-Gaposchkin gibi kişilerin önemli katkılarının bilim tarihine yazılması ancak son zamanlarda gerçekleşti ve o, bilimde kadınlar için daha eski ve daha yeni olanaklar arasında önemli bir geçiş figürü olarak hatırlanmalıdır.

Sonrası Cecilia Payne-Gaposchkin: yıldızlarda hidrojen bulan kadın İlk çıktı Fizik dünyası.

• Akıllı para. Avrupa'nın En İyi Bitcoin ve Kripto Borsası.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. SERBEST ERİŞİM.
• KriptoHawk. Altcoin Radarı. Ücretsiz deneme.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/cecilia-payne-gaposchkin-the-woman-who-found-hydrogen-in-the-stars/