Сесилия Пейн и открытие того, что звезды состоят в основном из водорода
В 1925 году 25-летняя аспирантка доказала, что звезды почти полностью состоят из водорода. Старший эксперт в этой области сказал ей, что результат невозможен.
В 1925 году 25-летняя аспирантка по имени Сесилия Пейн представила докторскую диссертацию в обсерватории Гарвардского колледжа, утверждая то, во что почти никто в астрономии в то время не верил: что Солнце и звезды состоят почти полностью из водорода и гелия, а не из той же смеси железа, кремния и камня, из которой состоит Земля. Преобладающее предположение среди астрономов заключалось в том, что звезды были по сути перегретыми версиями нашей собственной планеты — горячими Землями, с химической точки зрения. Анализ звездного света Пейн говорил об обратном, и она была права.
Ее диссертация с тех пор была названа коллегой-астрономом Отто Струве самой блестящей докторской диссертацией, когда-либо написанной в астрономии. В то время, когда она ее писала, один из самых старших астрономов в стране письменно сообщил ей, что ее центральное открытие явно невозможно.
Что на самом деле показали цифры
Диссертация Пейн, озаглавленная «Звездные атмосферы: вклад в наблюдательное изучение высоких температур в обращающихся слоях звезд», объединила изучение звездных спектров с недавно разработанной теорией, описывающей, как атомы теряют электроны при экстремальных температурах. Впервые строго применив эту теорию к звездному свету, она рассчитала относительное содержание различных элементов в звездных атмосферах и обнаружила, что водород примерно в миллион раз более распространен, чем более тяжелые элементы, такие как железо и кремний, а гелий примерно в тысячу раз более распространен. Другими словами, звезды были в подавляющем большинстве водородом и гелием, а все остальное присутствовало лишь в следовых количествах.
Почему она почти похоронила свой собственный результат
Генри Норрис Рассел, старший астроном Принстона, который входил в комитет по диссертации Пейн, просмотрел ее черновик и написал в ответ, что такое высокое содержание водорода по сравнению с более тяжелыми элементами «явно невозможно», что отражало уверенность той эпохи в том, что звезды имеют тот же состав, что и Земля. Под этим давлением, в опубликованной версии своей диссертации, Пейн описала свои собственные данные по содержанию водорода и гелия как «почти наверняка нереальные» — при этом все же опубликовав фактические цифры. Историки, изучавшие этот эпизод, трактуют эту формулировку как преднамеренный компромисс: она дистанцировалась от вывода словами, но при этом убедилась, что данные были зафиксированы как ее собственные.
Оправдана четыре года спустя, но менее признана
В 1929 году Рассел — тот самый астроном, который заставил ее смягчить формулировки — опубликовал свою собственную работу, придя к идентичному выводу о содержании водорода в звездах, используя другой метод, и одобрительно сослался на ее более раннюю работу. В течение многих лет после этого Расселу часто приписывали это открытие, хотя Пейн первой пришла к этому выводу и опубликовала его. Современные измерения полностью подтвердили ее первоначальные цифры: принятый состав звезд в Млечном Пути составляет примерно семьдесят четыре процента водорода и двадцать четыре процента гелия, а все остальные элементы вместе составляют около двух процентов. Она стала первой женщиной, возглавившей кафедру в Гарварде.
Рассказано в виде иллюстрированной истории
Часто задаваемые вопросы
Что открыла Сесилия Пейн?
В своей докторской диссертации 1925 года Пейн показала, что звезды, включая Солнце, состоят почти полностью из водорода и гелия — водорода примерно в миллион раз больше, а гелия примерно в тысячу раз больше, чем более тяжелых элементов. Это опровергло преобладающее предположение о том, что звезды имеют примерно тот же химический состав, что и Земля.
Получила ли Сесилия Пейн признание за открытие того, что звезды состоят из водорода?
Лишь частично, и только со временем. Старший астроном из ее диссертационного комитета, Генри Норрис Рассел, первоначально назвал ее открытие «явно невозможным» и оказал на нее давление, чтобы она смягчила свои выводы в печати. Когда Рассел сам опубликовал тот же вывод четыре года спустя, используя другой метод, ему в течение долгого времени приписывали большую популярность, чем Пейн, несмотря на то, что он ссылался на ее более раннюю работу.
Как сегодня оценивается диссертация Сесилии Пейн-Гапошкиной?
Она широко считается одной из самых важных работ в истории астрономии — астроном Отто Струве назвал ее «самой блестящей докторской диссертацией, когда-либо написанной в астрономии» — и современные измерения полностью подтвердили ее первоначальные данные по содержанию водорода и гелия.