Cecilia Payne y el descubrimiento de que las estrellas están compuestas principalmente de hidrógeno
En 1925, una estudiante de posgrado de 25 años demostró que las estrellas están hechas casi en su totalidad de hidrógeno. El experto principal del campo le dijo que el resultado era imposible.
En 1925, una estudiante de posgrado de 25 años llamada Cecilia Payne presentó una tesis doctoral en el Observatorio del Harvard College argumentando algo que casi nadie en astronomía creía en ese momento: que el sol y las estrellas están hechos casi en su totalidad de hidrógeno y helio, no de la misma mezcla de hierro, silicio y roca que compone la Tierra. La suposición predominante entre los astrónomos era que las estrellas eran esencialmente versiones supercalentadas de nuestro propio planeta, Tierras calientes, químicamente hablando. El análisis de Payne de la luz estelar decía lo contrario, y ella tenía razón.
Su tesis ha sido llamada desde entonces, por el astrónomo Otto Struve, la tesis doctoral más brillante jamás escrita en astronomía. En el momento en que la escribió, uno de los astrónomos más importantes del país le dijo, por escrito, que su hallazgo central era claramente imposible.
Lo que los números realmente mostraron
La tesis de Payne, titulada Atmósferas estelares: una contribución al estudio observacional de altas temperaturas en las capas inversoras de las estrellas, combinó el estudio de los espectros estelares con una teoría recientemente desarrollada que describe cómo los átomos pierden electrones a temperaturas extremas. Aplicando esa teoría rigurosamente a la luz estelar por primera vez, calculó la abundancia relativa de diferentes elementos en las atmósferas estelares y encontró que el hidrógeno era aproximadamente un millón de veces más abundante que los elementos más pesados como el hierro y el silicio, con el helio aproximadamente mil veces más abundante. En otras palabras, las estrellas eran abrumadoramente hidrógeno y helio, con todo lo demás presente solo en cantidades traza.
Por qué casi ocultó su propio resultado
Henry Norris Russell, un astrónomo senior de Princeton que formaba parte del comité de tesis de Payne, revisó su borrador y le respondió que una abundancia tan alta de hidrógeno en comparación con los elementos más pesados era "claramente imposible", lo que reflejaba la confianza de la época en que las estrellas compartían la composición de la Tierra. Bajo esa presión, en la versión publicada de su tesis, Payne describió sus propias abundancias de hidrógeno y helio como "casi con certeza no reales", mientras seguía imprimiendo los números reales. Los historiadores que han estudiado el episodio interpretan esa frase como un compromiso deliberado: distanciarse de la conclusión con palabras, mientras se aseguraba de que los datos en sí mismos quedaran registrados como suyos primero.
Reivindicada cuatro años después, menos reconocida
En 1929, Russell, el mismo astrónomo que la había presionado para que suavizara su lenguaje, publicó su propio artículo llegando a la misma conclusión sobre la abundancia de hidrógeno en las estrellas, utilizando un método diferente, y citó su trabajo anterior con aprobación. Durante años después, Russell fue a menudo a quien se le dio el crédito popular por el descubrimiento, a pesar de que Payne había llegado y publicado el hallazgo primero. Las mediciones modernas han confirmado completamente sus números originales: la composición aceptada de las estrellas en la Vía Láctea es aproximadamente setenta y cuatro por ciento hidrógeno y veinticuatro por ciento helio, con todos los demás elementos combinados que representan alrededor del dos por ciento. Ella llegó a ser la primera mujer en presidir un departamento en Harvard.
Contado como una historia ilustrada
Preguntas frecuentes
¿Qué descubrió Cecilia Payne?
En su tesis doctoral de 1925, Payne demostró que las estrellas, incluido el sol, están hechas casi en su totalidad de hidrógeno y helio; el hidrógeno es aproximadamente un millón de veces más abundante y el helio aproximadamente mil veces más abundante que los elementos más pesados. Esto derrocó la suposición predominante de que las estrellas tenían aproximadamente la misma composición química que la Tierra.
¿Se le dio crédito a Cecilia Payne por descubrir que las estrellas están hechas de hidrógeno?
Solo parcialmente, y solo con el tiempo. Un astrónomo senior de su comité de tesis, Henry Norris Russell, inicialmente calificó su hallazgo de "claramente imposible" y la presionó para que suavizara sus conclusiones en la publicación. Cuando Russell publicó la misma conclusión cuatro años después utilizando un método diferente, se le dio durante un largo período más crédito popular que a Payne, a pesar de citar su trabajo anterior.
¿Cómo se considera hoy la tesis de Cecilia Payne-Gaposchkin?
Es ampliamente considerada como una de las obras más importantes en la historia de la astronomía —el astrónomo Otto Struve la llamó "la tesis doctoral más brillante jamás escrita en astronomía"— y las mediciones modernas han confirmado completamente sus cifras originales de abundancia de hidrógeno y helio.