Žena, která objevila, z čeho se tvoří hvězdy

Vědkyně, která udělala jeden z nejdůležitějších astronomických objevů, zůstala nakonec široké veřejnosti prakticky neznámá. (délka blogu 3 min.) 

Narodila se 10. května v Londýně. Její otec byl právník a matka malířka. I přesto, že její rodiče nepatřili zrovna k nejchudší společenské vrstvě, neměla to v životě lehké. 

Je autorkou věty: “Když jsem byla mladá, měla jsem strach, že se ve vědě všechno vyzkoumá tak rychle, že na mě už žádné záhady nezbydou.” 

Ostatně nebyla sama. Když se chystal na svou vědeckou dráhu Max Planck, radil mu jeho učitel, že se má stát raději klavíristou - v oblasti vědy už prý není nic nového. Max Planck se stal později zakladatelem nové, kvantové fyziky. 

Na počátku 20. století se v Anglii věnovali vědě prakticky jen muži. A přitom měla mladá Angličanka všechny předpoklady, vyrovnat se těm nejznámějším z nich. Nikdy se to nestalo, protože si nevěřila natolik, aby svůj zásadní objev postulovala navzdory mínění starších a zkušenějších kolegů a představených. 

Dlouhá cesta za poznáním

Po absolvování základní a střední školy byla naše hlavní hrdinka rozhodnutá, že chce jít na univerzitu. Zkusila se přihlásit na univerzitu v Cambridge. Ženy tam mohly studovat od roku 1871, nesměly ale získat formální titul. 

Hrdinka našeho blogu začala svá studia v roce 1919 kombinací botaniky, fyziky a chemie. 

Pak se na ni usmálo štěstí, protože získala stipendium na jednu ze slavných ženských vysokých škol, Newnham College, Cambridge. Tam také našla svou lásku - fyziku.  Pracovala v Cavendishově laboratoři, kterou vedl mimo jiné i Ernest Rutherford.

Právě tady - v Cavendishově laboratoři se doslechla o teorii publikované v roce 1920 mladým indickým vědcem Meghnadem Saha. Ten postuloval, že se atomová struktura plynů po zahřátí na extrémně vysoké teploty mění - tepelný pohyb atomů je pak tak silný, že dochází ke srážkám a atomy ztrácejí část elektronů. 

To, co je pro nás dnes úplně samozřejmé (ionizace při vysokých teplotách) bylo tehdy ještě kontroverzní myšlenkou, naše vědkyně ji ale považovala za správnou. 

Byla první, kdo spojil fakta o ionizaci s výsledky měření - a předpověděl, že se nitro hvězd skládá převážně z ionizovaného vodíku.

Kariéra a největší z objevů

Svůj sen o kariéře vědkyně si splnila v roce 1923, poté, co byl přijata na Harvardskou Univerzitu. Věnovala se zde měření spekter různých hvězd. Její diplomová práce se měla stát zrodem astrofyziky. 

Byla to právě ona, kdo jako první odvodil, že se ve spektrech světla hvězd skrývají absorpční čáry ionizovaných chemických prvků - a ne neutrálních atomů. 

Uvědomila si, že různé polohy spektrálních čar nemusí nutně znamenat různé prvky ve hvězdách, ale naopak různé (zde panující) teploty, protože ne všechny hvězdy jsou stejně horké. Nakonec se jí podařilo propojit spektrální třídy hvězd a jejich teploty a odvodit skutečné chemické složení hvězd. Množství vodíku, které tak vypočítala, bylo zhruba milionkrát vyšší, než se očekávalo na základě složení planety Země. 

Kontext tehdejších poznatků o vesmíru

Pro srovnání - vědci se v té době domnívali, že se dá světlo hvězd rozložit do spektra, které obsahuje různé spektrální čáry. Ty se zase dají přiřadit určitým chemickým prvkům. To dokonce posloužilo za potvrzení domněnky, že se všechny objekty ve vesmíru skládají ze stejných chemických prvků. Vesmír byl pro ně  jednorodý a logický. 

Následně přišla neznámá 25 letá mladá dáma, která tvrdila, že se hvězdy skládají převážně z vodíku, něco málo hélia a různých dalších prvků. 

Výsledky jejích měření a bádání se zdály být samozřejmě neuvěřitelné. Tak neuvěřitelné, že dala na radu svého nadřízeného, který se o ni staral během doktorandského studia. Má prý ke svým měřením přidat dodatečnou větu, která vysvětluje, že výsledky jsou sice zajímavé, ale nejspíš neplatné. 

Hrdinka našeho blogu to opravdu udělala a nikdy toho nepřestala litovat. 

V době, kdy byl pro vědu vesmír ještě velice malý a skládal se jen z Mléčné dráhy, kdy neexistoval Velký třesk a navíc nikdo netušil, že se vesmír rozpíná, složila … 

Cecilia Payne

… jeden z nejdůležitějších dílů velké vědecké mozaiky - a nesklidila za to ani slávu ani popularitu. 

Později vyučovala kurzy astronomie na Harvardu - a studenti její lekce milovali, i když nebyly součástí oficiální nabídky Harvardu. Pracovala coby technická asistentka a sláva za teorii o tom, že je vodík nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru a že je hlavním materiálem pro tvorbu hvězd, získal Henry Norris Russell. Ten se naštěstí pro naši hrdinku netají tím, že teorii před ním vytvořila Cecilia Payne.  

Ve třicátých letech se naše hrdinka už zapojuje do práce mezinárodní vědecké komunity. Cestuje do zahraničí, kde se v roce 1933 setkává se svým budoucím  mužem, ruským astrofyzikem Sergejem Gapoškinem. Pokračují ve vědecké práci na Harvardu, kde Cecilia získává v roce 1956 profesuru - a stává se tak první ženou, které se podařilo stát harvardskou vysokoškolskou profesorkou. 

Během své kariéry vydá téměř 250 vědeckých publikací… i přesto skončí jako poměrně neznámá a jen odborníky obdivovaná průkopnice astrofyziky.