Astrocápsula 41 - La tesis que lo cambió todo

‍ 15 de junio  de 2025 en la Tierra - Vigésimo año galáctico - #41

La tesis que lo cambió todo

‍Harvard, 1925. Una joven científica finaliza su tesis doctoral sobre la composición química del Sol. Su director de tesis envía una copia del borrador a uno de los científicos más importantes de la época, Henry Noris Russell, para que lo revise.  Este experto valora favorablemente el trabajo, pero hace una sugerencia significativa: algunas de las conclusiones no deberían ser publicadas por ser, a su juicio, incorrectas.

La autora de la tesis, Cecilia Helena Payne, es una joven científica inglesa, formada en física en la Universidad de Cambridge. Sin embargo, no tiene el título oficial: Cambridge no otorgaría grados universitarios a las mujeres hasta 1948. Cecilia había viajado a Harvard un par de años para iniciar una carrera como investigadora que en Inglaterra no era posible desarrollar.

 Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979) en el Observatorio del Harvard College.

Fuente: Wikipedia.  Dominio público.

En el inicio de los años veinte del siglo pasado, los astrofísicos creen que la composición química de la atmósfera del Sol y las estrellas es similar a la de la corteza terrestre. Esta suposición parece razonable: las intensidades de las líneas principales del espectro solar pertenecen a elementos químicos como el hierro, el calcio o el sodio, muy abundantes en la Tierra.

Retrato de Henry Norris Russell. 
Fuente: Wikimedia. Dominio público.

‍En su tesis, Cecilia propone que la variación en la intensidad de las líneas espectrales de los elementos no se debe a su abundancia, sino al grado de ionización, que depende de la temperatura. Sus resultados concuerdan con la teoría vigente en cuanto a los átomos más pesados, pero el hidrógeno y el helio presentan unos valores distintos a lo esperado (ver figura).

Cecilia interpreta correctamente que el H y el He son los elementos más abundantes en el Sol y las estrellas. Para Russell esta conclusión es errónea.

Tabla XVIII de la tesis de Cecilia Payne. Se observa que H y He aparecen como elementos más abundantes: ar es la abundancia relativa (Payne 1925; pag. 184). 
Fuente: Archive.org. Autor: Cecilia H. Payne

Cecilia está convencida de la solidez de sus datos, pero Russell es un científico de enorme prestigio. Así que Payne adopta una decisión salomónica: mantiene sus datos y análisis, pero modera sus conclusiones:

“Si bien el hidrógeno y el helio son, en muchos casos, muy abundantes en las atmósferas estelares, los valores reales derivados de las estimaciones de aparición marginal se consideran espurios.” (Payne 1925; pag. 186)

‍Fotografía de las mujeres del Observatorio del Harvard College tomada en 1925. Cecilia Payne es la segunda por la izquierda de la fila del fondo.

Fuente: Wikimedia.  Crédito: Harvard University Archives. Licencia Creative Commons

‍Años después, en 1929, Russell, confirmaría, mediante un enfoque teórico distinto y nuevas pruebas experimentales, la validez de las conclusiones de Cecilia Payne.

El reconocimiento de la investigación de Cecilia Payne hizo que su trabajo se considerase como una revolución en el campo de la astrofísica. Para el astrónomo Otto Struve se trataba de “la tesis doctoral más brillante jamás escrita en astronomía”.

Desde entonces, la carrera de Cecilia Payne-Gaposchkin no dejó de crecer, llegando a ser profesora y la primera mujer en dirigir un departamento de Harvard.

‍Para saber más

1. Cecilia Payne-Gaposhkin - Wikipedia
2. Stellar Atmosphere - A contribution to the observational study of high temperature in the reversing layers of stars -  Archives.org
3. La primera astrónoma reconocida, Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979) - Mujeres en la historia
4. Cecilia Payne-Gaposchkin, la autora de «la tesis doctoral más brillante jamás escrita en astronomía» - Cuaderno de cultura científica
5. Henry Norris Russell - Wikipedia

‍Cápsula realizada por 

Alfonso Coya

Sociedad Astronómica Asturiana OMEGA

‍Las Astrocápsulas son una iniciativa de la FAAE

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