Сесілія Гелена Пейн-Гапошкіна (англ.Cecilia Helena Payne-Gaposchkin; 1900—1979) — британсько-американська астрономка і астрофізикиня. У своїй дисертації доктора філософії 1925 року вона припустила, що зорі складаються переважно з водню та гелію. Цей революційний результат спочатку відкинули провідні тогочасні астрофізики[10], які вважали, хімічний склад Сонця подібним до Земного. Втім подальші дослідження зрештою довели, що вона мала рацію[10][11][12]. Її роботи про будову Всесвіту та природу змінних зір стала основою сучасної астрофізики.
Їй доводилось долати бар’єри для жінок-науковиць, – зокрема, завершивши навчання в Кембриджі, вона не змогла отримати диплом[13]. Вона була обрана членкинею Королівського астрономічного товариства ще під час навчання в Кембриджі[14], а пізніше стала першою лауреаткою престижної Премії Енні Джамп Кеннон Американського астрономічного товариства[15]. У 1956 році Сесілія Пейн-Гапошкіна стала першою жінкою, яка в Гарвардському університеті здобула звання професора й очолила кафедру[16].
Коли Сесилії було чотири роки, її батько помер[20] за невідомих обставин - його тіло знайшли потопленим в каналі[21].
Освіта
Пейн почала свою формальну освіту в Вендовері в приватній школі під керівництвом Елізабет Едвардс[22]. Коли Пейн було дванадцять, її родина переїхала до Лондона, щоб сприяти освіті її брата Гамфрі[en], який згодом став археологом. Спочатку Пейн навчалася в коледжі Святої Марії в Паддінгтоні, де вона не мала можливості вивчати математику чи природничі науки. У 1918 році вона перейшла до жіночої школи Святого Павла, де її вчитель музики Густав Голст заохочував її зробити музичну кар’єру. Однак Пейн вирішила зосередитися на науці. Наступного року вона виграла стипендію, яка покривала навчання в Ньюнем-коледжі в Кембриджському університеті, де вона стала вивчати фізику та хімію[23].
Її інтерес до астрономії почався після того, як вона відвідала лекцію Артура Еддінгтона, де той детально описував свою експедицію на острів Принсіпі в Гвінейській затоці біля західного узбережжя Африки для спостереження сонячного затемнення 1919 року. Під час затемнення він фотографував зорі поблизу диску Сонця для перевірки передбачення нещодавно опублікованої Ейнштейномзагальної теорії відносності про гравітаційне лінзування[24]. Сесілія говорила про цю лекцію Еддінгтона: «Результатом стала повна трансформація моєї картини світу. [...] Мій світ настільки похитнувся, що я пережила щось дуже схоже на нервовий зрив»[25]. Хоч вона й закінчила навчання, вона не могла отримати університетського ступеня, оскільки Кембридж до 1948 року не давав ступені жінкам[26].
Пейн розуміла, що у Великій Британії вона могла стати хіба що вчителькою, тому шукала гранти, які дозволили б їй переїхати до США. Леслі Джон Комрі, астроном Кембриджськоого університету, познайомив її з Гарлоу Шеплі, директором Обсерваторії Гарвардського коледжу[27][28][29]. У 1923 році Пейн переїхала до Сполучених Штатів, щоб навчатися в Гарвардському коледжі, завдяки стипендії, заснованій для заохочення жінок до навчання в Гарвардській обсерваторії. Першою лауреаткою цієї стипендії була Аделаїда Еймс в 1922 році, а Пейн стала другою.
Аспірантура
Шеплі переконав Пейн написати докторську дисертацію, і в 1925 році вона стала першою людиною, яка отримала ступінь доктора філософії з астрономії в Коледжі РедкліффГарвардського університету[30][31]. Її дипломна робота називалась «Зоряні атмосфери; Внесок у спостереження високої температури в реверсивних шарах зір»[32].
Аналізуючи фотопластини в обсерваторії Гарвардського коледжу[33], Пейн зробила новаторське відкриття, точно пов’язавши спектральні класи зір з їхніми фактичними температурами за допомогою теорії іонізації індійського фізика Мегнада Саха. Вона продемонструвала, що великі відмінності у спостережуваних лініях поглинання зір пояснюються різним ступенем іонізації при різних температурах, а не різним хімічним складом. Пейн виявила, що кремній, вуглець і кілька поширених металів, які можна побачити в спектрі Сонця, присутні приблизно в тих же відносних кількостях, що й на Землі, що узгоджувалось з популярним у той час переконанням, що зорі мають елементний склад, подібний до Землі. Однак вона також виявила, що гелій, і особливо водень, були набагато більш поширеними в зорях, причому водень був приблизно в мільйон разів більш поширеним, що змусило її зробити висновок, що водень є основною складовою зір, що робить його найпоширенішим елементом у Всесвіті[34][35].
Однак під час розгляду дисертації Генрі Норріс Рассел, видатний тогочасний астроном, закликав її не стверджувати, що Сонце складається переважно з водню, оскільки це суперечило консенсусній на той час точці зору, що елементний склад Сонця і Землі подібний[36]. Рассел у статті 1914 року стверджував, що:
Узгодженість сонячного та земного списків [елементів] є такою, що дуже сильно підтверджує думку Ровланда про те, що якщо температуру земної кори підвищити до температури атмосфери Сонця, це дасть дуже подібний спектр поглинання. Спектри Сонця та інших зір були схожі, тому виявилося, що відносна кількість елементів у Всесвіті така ж, як і в земній корі[37].
Оригінальний текст (англ.)
The agreement of the solar and terrestrial lists is such as to confirm very strongly Rowland's opinion that, if the Earth's crust should be raised to the temperature of the Sun's atmosphere, it would give a very similar absorption spectrum. The spectra of the Sun and other stars were similar, so it appeared that the relative abundance of elements in the universe was like that in Earth's crust.
Отже, Рассел вважав результати Пейн хибними[32]:186[38]. Хоча дисертація Пейн містила розрахунки, які підтверджували всі результати, Пейн погодилася написати у дисертації, що її результати «майже напевно нереальні»[39].
Однак через чотири роки Рассел отримав ті самі результати іншими методами та зрозумів, що Пейн мала рацію, і водень та гелій дійсно є найпоширенішими елементами в Чумацькому Шляху. Публікуючи свої результати в 1929 році, Рассел коротко відзначив попередні роботи Пейн, в тому числі, написавши, що «найважливішим попереднім визначенням кількості елементів астрофізичними засобами є те, що виконала міс Пейн [...]»[40]. Тим не менш, цей результат переважно приписували Расселу, а не Пейн, хоч та отримала цей результат на 4 роки раніше[40][41].
Майже через 40 років після публікації дисертації Пейн астроном Отто Струве описав її роботу як «найблискучішу з будь-коли написаних докторських дисертацій в астрономії»[42][43]. Сучасні оцінки поширеності водню та гелію в Галактиці Чумацький Шлях становлять ~74% водню та ~24% гелію, що узгоджується з результатами розрахунків Пейн-Гапошкіної 1925 року[44].
Наукова кар'єра
Після отримання ступеня доктора філософії в 1925 році Пейн залишилася в Гарварді протягом усієї своєї академічної кар'єри. Спочатку жінкам було заборонено ставати професорами в Гарварді, тому вона займалася менш престижною та менш високооплачуваною дослідницькою роботою. Її ранні роботи були зосереджені на зорях високої світності з метою визначення структури Чумацького Шляху. Пізніше вона оглянула всі зорі яскравіше десятої зоряної величини. Потім вона вивчала змінні зорі, провівши зі своїми помічниками понад 1 250 000 спостережень. Пізніше цю роботу було поширено на Магелланові Хмари, що додало ще 2 000 000 спостережень змінних зір. Ці дані були використані для визначення шляхів еволюції зір. Свої висновки вона опублікувала у своїй другій книзі «Зорі високої світності» (1930)[45].
Результатом її роботи стало кілька опублікованих книг, зокрема «Зорі високої світності» (1930), «Змінні зорі» (1938) та «Змінні зорі та структура галактики» (1954). Шеплі (директор обсерваторії Гарвардського коледжу) доклав зусиль, щоб перевести Пей-Гапошкіну на вищу посаду, і в 1938 році їй було присвоєно звання «Астроном». На прохання Пейн її пізніше перевели на іменну позицію "філліпсівського астронома". Щоб отримати схвалення цієї посади, Шеплі запевняв університет, що надання Пейн-Гапошкіній цієї посади не зробить її еквівалентом професора, але приватно домігся того, що посада пізніше була перетворена на професорську посаду як «філліпсівський професор астрономії»[25]: 225 [46][47]. У 1943 році Пейн-Гапошкіна була обрана членкинею Американської академії мистецтв і наук[48].
Коли Дональд Мензел став директором обсерваторії Гарвардського коледжу в 1954 році, він намагався підвищити її посаду, і в 1956 році вона стала першою жінкою, яку було підвищено до штатного професора факультету мистецтв і наук Гарвардського університету[49]. У 1958 році вона була призначена філліпсівським професором астрономії[50]. Пізніше, коли її призначили завідувачкою кафедри астрономії, вона стала першою жінкою, яка очолила кафедру в Гарварді.
У 1966 році Пейн-Гапошкіна залишила викладацьку діяльність і згодом стала професором-емеритом Гарварду[54]. Вона продовжувала свої дослідження як співробітниця Смітсонівської астрофізичної обсерваторії, а також протягом десяти років редагувала журнали та книги, видавані Гарвардською обсерваторією. Зокрема, відредагувала та видала лекції Вальтера Бааде під назвою «Еволюція зір і галактик» (1963)[55].
Значення
Кар'єра Пейн-Гапошкіної стала переломним моментом для обсерваторії Гарвардського коледжу. Під керівництвом Гарлоу Шеплі та Е. Дж. Шерідана (якого Пейн-Гапошкін називала наставником[56]) обсерваторія вже пропонувала жінкам більше можливостей в астрономії, ніж інші установи. Ще на початку століття це проявлялось у наукових досягненнях таких знаменитих астрономок, як Вільяміна Флемінг, Антонія Морі, Енні Джамп Кеннон і Генрієтта Свон Лівітт. Однак саме зі ступенем доктора філософії Сесілії Пейн жінки-астрономки отримали можливість робити такі ж кар'єри в астрономії, як і чоловіки[57].
Наукова кар'єра Пейн-Гапошкіної надихала інших жінок на заняття астрономією. Наприклад, вона стала взірцем для астрофізикині Джоан Фейнман. Мати й бабуся Фейнман відмовляли її від занять наукою, вважаючи, що жінки фізично не здатні зрозуміти наукові концепції[58][59][60], однак Фейнман повірила у здійсненність своєї наукової кар'єри, дізнавшись з підручника астрономії про наукові результати Пейн-Гапошкіної[58].
Особисте життя
За власними спогадами, Сессілія Пейн під час навчання в школі провела експеримент щодо ефективності молитви, розділивши всі свої іспити на дві групи, молячись за успіх лише в одній, а іншу залишивши контрольною групою. В контрольній групі вона отримала вищі бали[25]: 97. Згодом вона стала агностикинею[61].
У 1934 році вийшла заміж за російського емігранта, колишнього вояка Добровольчої армії, родом із Євпаторії, Сергія Гапошкіна (1898—1984). За рік до того він переїхав з Німеччини до Америки, де його прийняли асистентом в астрономічну обсерваторію Гарвардського коледжу. Багато робіт вони виконували удвох. Подружжя мало трьох дітей, дочка Катаріна
У 1931 році Пейн стала громадянкою США, зберігши притому і громадянство Великої Британії[62].
Під час подорожі Європою в 1933 році вона познайомилася в Німеччині[62] з астрофізиком Сергієм Гапошкіним (1898—1984), уродженцем Євпаторії, колишнім вояком Добровольчої армії, емігрантом з Російської імперії[63]. Сессілія Пейн допомогла йому отримати візу до Сполучених Штатів[62], де Сергія прийняли асистентом в астрономічну обсерваторію Гарвардського коледжу[63]. Сесілія Пейн і Сергій Гапошкін одружилися в березні 1934 року й оселились у місті Лексінгтон у штаті Массачусетс, недалеко від Гарварду. Пейн додала прізвище чоловіка до свого, і у Пейн-Гапошкіних народилися троє дітей - Едуард, Кетрін і Пітер[62]. Кетрін теж стала астрономкою[63]. Вона згадувала свою матір як «натхненну швачку, винахідливу в'язальницю та ненаситну читачку». Пейн та її родина були членами першої унітарної церкви в Лексінгтоні, де Сесілія викладала в недільній школі. Вона також брала активну участь у діяльності квакерів[62].
Вона померла у своєму будинку в Кембриджі, штат Массачусетс, 7 грудня 1979 року, у віці 79 років. Незадовго до смерті Пейн надрукувала свою автобіографію під назвою «Рука фарбувальника» (The Dyer's Hand). Пізніше книга була перевидана як «Сесілія Пейн-Гапошкіна: автобіографія та інші спогади» (Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography and Other Recollections)[25].
Премія Американського фізичного товариства за докторську дисертацію з астрофізики перейменована на премію Сесілії Пейн-Гапошкіної за докторську дисертацію з астрофізики (2018)[72]
↑Payne, H.; Mackworth-Young, G. (1981). Arias, P.E. (ред.). La scultura arcaica in marmo dell'Acropoli. La storiografia della scultura greca del VI sec. A. C. L'Erma Di Bretschneider. с. 79. ISBN978-88-7062-500-4. Payne, Humfrey Gilbert Garth... figlio unico dello storico Edward John Payne e di sua moglie Emma Leonora Helena Pertz, nipote di Georg Heinrich Pertz, il curatore dei "Monumenta Germaniae Historica", e di James John Garth Wilkinson, il discepolo di Swedenborg.
↑ абвгPayne-Gaposchkin, C. (1984). The dyer's hand: an autobiography. У Haramundanis, Katherine (ред.). Cecilia Payne-Gaposchkin: an autobiography and other recollections (вид. 2). Cambridge University Press. с. 69–238. ISBN978-0-521-25752-7.
↑Sobel, Dava (2016). The Glass Universe: How the Ladies of the Harvard Observatory Took the Measure of the Stars. Viking. с. 203-213. ISBN978-0-670-01695-2.
↑ аб (Дипломна робота). {{cite thesis}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
↑Wayne, Tiffany K. (2011). American Women of Science Since 1900. Т. 1. ABC-CLIO. с. 749. ISBN978-1-59884-158-9.
↑Sobel, Dava (2017). The Glass Universe: How the Ladies of the Harvard Observatory Took the Measure of the Stars. Penguin Publishing Group. с. 245, 258. ISBN978-0-14-311134-4.
↑Sobel, Dava (2017). The Glass Universe: How the Ladies of the Harvard Observatory Took the Measure of the Stars. Penguin Publishing Group. с. 245, 258. ISBN978-0-14-311134-4.
↑Payne-Gaposchkin, C. (1984). The dyer's hand: an autobiography. У Haramundanis, Katherine (ред.). Cecilia Payne-Gaposchkin: an autobiography and other recollections (вид. 2). Cambridge University Press. с. 69–238. ISBN978-0-521-25752-7.
↑Mack, Pamela E. (1990). Straying from Their Orbits: Women in Astronomy in America. У Kass-Simon, Gabriele; Farnes, Patricia (ред.). Women of science: righting the record. Bloomington: Indiana University Press. с. 105—107.
↑Gingerich, O. Cecilia Payne-Gaposchkin: Astronomer and Astrophysicist. Notable American Unitarians. Harvard Square Library. Архів оригіналу за 17 грудня 2013. A September 1956 article in The Christian Register published by the American Unitarian Association, announced her appointment and described her as a member of the denomination's First Parish and Church in Lexington, Massachusetts.
↑Payne-Gaposchkin Patera, Gazetteer of Planetary Nomenclature, International Astronomical Union (IAU) Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN)
↑Payne, Cecilia H. (1930). The Stars of High Luminosity. Harvard Observatory monographs; no. 3. New York; London: published for the Harvard Observatory by McGraw Hill. LCCN30-34245. OCLC3196276.
↑Payne-Gaposchkin, Cecilia (1954). Variable Stars & Galactic Structure. London: University of London; Athlone Press. LCCN55-37995. OCLC530546.
↑Payne-Gaposchkin, Cecilia (1954). Introduction to Astronomy. Prentice-Hall physics series. New York: Prentice-Hall. LCCN54-10155. OCLC416552.
↑Payne-Gaposchkin, Cecilia (1957). The Galactic Novae. Series in astrophysics. Amsterdam; New York: North-Holland; Interscience Publishers. LCCN57-3656. OCLC838013.