Meine Eltern haben mich dazu erzogen, grenzenlosen Ehrgeiz zu haben und immer wieder Fragen zu stellen. Glücklicherweise reichten diese Eigenschaften im späten 20. Jahrhundert aus, um mich zu einer Karriere als Astrophysiker zu führen.
Ich hatte das Glück, eine reine Mädchenoberschule zu besuchen, und unser Abitur in Physik und Mathematik war klein, aber ohne Stigmatisierung. Als ich 2006 an die Universität ging, um Physik zu studieren, war ich eine von wenigen Frauen, aber die Zahlen waren signifikant genug, dass ich mich nicht allzu unwohl fühlte. Erst als ich mit meiner Promotion begann, habe ich akzeptiert, dass Sexismus etwas ist, das mich betrifft.
Meine Erfahrung markiert jedoch immer noch einen bedeutenden Fortschritt seit der Erfahrung von Frauen in der Wissenschaft Anfang und Mitte des 20. Jahrhunderts. Cecilia Payne-Gaposchkin betrat Anfang der 1920er Jahre ihre Hörsäle, um Pfiffe und das Stampfen der Männerfüße zu hören, und die in Nordirland geborene Astronomin Dame Jocelyn Bell Burnell erlitt in den 1960er Jahren die gleiche Demütigung. Wie langsam ändern wir uns.
Payne-Gaposchkin (1900 – 1979) hat diese Empörung ertragen, weil sie ein beispielloses Bedürfnis hatte, etwas Neues zu verstehen und zu entdecken. Ich verzichte darauf, ins Detail zu gehen, was ein faszinierendes und exzentrisches Leben ist (meine Lieblingsmacke ist, dass ihre Tochter sie als „erfinderische Strickerin“ beschreibt). Stattdessen werde ich mich darauf konzentrieren, wie dieses Leben Astronomen im Laufe der Jahrhunderte weiterhin inspiriert.
In populärwissenschaftlichen Astronomiebüchern gibt es inzwischen viele Hinweise auf Payne-Gaposchkin. Ein guter Teil der Bücher, die in meinem Regal stehen, erwähnen ihren wissenschaftlichen Beitrag… fast immer zusammen mit der Tatsache, dass ihr weniger als das, was in Form von Krediten fällig war, gegeben wurde.
In einem Buch, Out of the Shadows:Contributions of Twentieth-Century Women to Physics , gibt es über sie einen Beitrag von niemand geringerem als Vera Rubin, einer weiteren Pionierin, diesmal auf dem Gebiet der Dunklen Materie. Während Rubin den Kontext von Payne-Gaposchkins Entdeckungen erwähnt, konzentriert er sich hauptsächlich auf die Wissenschaft. Und das zu Recht, denn ihre Arbeit hat den Boden unter unseren Füßen bewegt.
Payne-Gaposchkin veränderte unsere Wahrnehmung von Sternen von bloß heißen Planeten zu riesigen Körpern, die nur aus den einfachsten Elementen bestehen:Wasserstoff.
In den frühen 1920er Jahren hatte der indische Astrophysiker M N Saha gefolgert, dass die Absorptionslinien in den Spektren von Sternen mit der Anwesenheit bestimmter Atome zusammenhängen, aber auch mit dem Grad der Ionisierung dieser Atome. Die Sonne strahlt wie alle Sterne ein breites Lichtspektrum aus, ein Kontinuum wie ein Regenbogen.
Wenn ein bestimmtes Element, sagen wir Eisen, in der Sonnenatmosphäre vorhanden ist, dann fehlen die Photonen bei bestimmten Wellenlängen im Kontinuum. Wir beobachten eine dunkle Linie, die als Absorptionslinie bezeichnet wird. Eisen hat von Natur aus 26 Elektronen und erzeugt daher Absorptionslinien bei den Energien, die das Atom für die Absorption von Photonen bevorzugt.
Was Saha erkannte, war, dass Atome, die ionisiert wurden (einige oder alle ihrer Elektronen wurden entfernt), deutliche Absorptionslinien erzeugten, fast wie ein Strichcode.
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Dies machte das Leben für diejenigen, die den chemischen Inhalt der Sterne ableiten wollten, viel komplizierter. Jedes Atom produzierte nicht nur einen Strichcode. Sie produzierten mehrere Variationen, je nachdem, wie viele Elektronen sie beherbergten.
Payne-Gaposchkin wandte diese Ionisationstheorie auf das Spektrum der Sonne an, als Gegenstand ihrer Doktorarbeit an der Harvard University. Nach Monaten – „fast einem Jahr, wie ich mich erinnere, völlig verwirrt“ – identifizierte sie akribisch jede Zeile, indem sie sie mit dem Strichcode verglich, der im Labor hergestellt werden konnte. Dadurch schloss sie die Temperatur und den chemischen Inhalt der Sterne etwas genauer als bisher. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass Wasserstoff bei weitem das am weitesten verbreitete Element in einem Stern ist und dass die schwereren Elemente wie Eisen, obwohl sie vorhanden sind, nur eine Zierde sind.
Die Idee, dass die Sonne überwiegend aus Wasserstoff besteht, war revolutionär. Bis 1925 nahmen Astronomen das Vorhandensein schwererer Elemente in der Sonne als Beweis dafür, dass die Sonne eine ähnliche Konstitution wie die Erde hatte. Wir konnten die gleichen Elemente in unserem Hinterhof finden, und wenn sie ausreichend erhitzt wurden, postulierten sie, dass die Erde auf natürliche Weise zu einem Stern werden würde. Es ist jetzt leicht, über diese Ansichten zu grinsen, aber ich bin sicher, dass wir jetzt an wissenschaftlichen Überzeugungen festhalten, die bis zum Ende dieses Jahrhunderts über Bord geworfen werden, also werden Sie nicht zu selbstgefällig.
Damals wurde die These von Payne-Gaposchkin nicht gut aufgenommen, und der Princeton-Astrophysiker Henry Russell erklärte deutlich, dass er nicht daran glaube. Es wird angenommen, dass seine Reaktion Payne-Gaposchkin dazu veranlasste, ihrer These einen Satz hinzuzufügen, der besagt, dass die für Wasserstoff abgeleiteten Häufigkeiten „mit ziemlicher Sicherheit nicht real“ seien, möglicherweise aufgrund eines Fehlers bei der Anwendung der Theorie auf Experimente.
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Nun, wir wissen jetzt, dass es keinen solchen Fehler gab, und tatsächlich schrieb Russell selbst nur wenige Jahre später eine Abhandlung, in der er die gleichen Schlussfolgerungen darlegte. Die Reaktion von Payne-Gaposchkin ist uns jetzt entgangen, aber man kann sich nur vorstellen, welche Bestätigung sie gefühlt haben muss. Wenn sie nur damals und dort belohnt worden wäre.
Stattdessen kämpfte Payne-Gaposchkin lange darum, überhaupt Anerkennung zu erlangen. Sie unterrichtete mehrere Astronomiekurse, aber ihr Beitrag wurde nicht in den Vorlesungsverzeichnissen aufgeführt, und sie wurde als technische Assistentin bezahlt. Der Präsident von Harvard, Abbott Lawrence Lowell, erklärte:„Miss Payne sollte zu Lebzeiten niemals eine Stelle an der Universität haben.“ Tatsächlich wurde ihr erst über ein Vierteljahrhundert später die volle Professur zuerkannt.
Die Zusammensetzung der Sterne beschäftigt mich noch heute, im 21. Jahrhundert, fast hundert Jahre später. Die Arbeit von Payne-Gaposchkin führte dazu, dass die Menschen neu darüber nachdachten, wie die Sterne entstanden und wie ältere Sternengenerationen in Bezug auf ihre Spektren aussehen könnten. Es wurde schließlich gefolgert, dass ältere Sterne weniger schwere Elemente enthielten und dass es nach dem Urknall so wenige schwere Elemente gab, dass die allerersten Sterne nur aus Wasserstoff und etwas Helium bestanden hätten. Überhaupt keine schweren Elemente, keinerlei Beilagen.
Es sind diese ersten Stars, die ich in meiner Karriere verfolge. Die ersten Sterne waren massiv, etwa hundertmal so groß wie unsere Sonne, und sie hatten eine unglaublich kurze Lebensdauer von nur etwa 100 Millionen Jahren. Ein ganz anderer Stern als unsere Sonne. Wir wissen sehr wenig über diese Ära der ersten Sterne. Aber wir stellen uns der Herausforderung, es herauszufinden.
Es fehlen eine Milliarde Jahre von der Zeitachse unseres Universums, und ich bin von der Notwendigkeit getrieben, unser Verständnis zu vervollständigen oder, noch aufregender, vollständig zu ändern. Die Entdeckung von Payne-Gaposchkin ist einer der Grundsteine meiner Forschung. Es ist lebenswichtig und in unserem Verständnis der Sterne so tief verwurzelt, dass es unsinnig erscheint, dass wir jemals etwas anderes gedacht haben.
In der astronomischen Frauengemeinschaft ist Cecilia Payne-Gaposchkin ein bekannter Name. Payne-Gaposchkin riss die Hindernisse nieder, die ihr präsentiert wurden, und warf sie beiseite, damit die nächste Generation von Frauen folgen konnte.
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Frauen in der Astronomie stehen immer noch vor Hindernissen, um echte Gleichberechtigung mit ihren männlichen Kollegen zu erreichen, und ich denke, dass sie so viele Frauen inspiriert, weil sie uns daran erinnert, dass auch wir die uns präsentierten Hindernisse verwüsten können. Und es gibt immer noch Hindernisse, so subtil sie auch sein mögen. Vor der #MeToo-Bewegung gab es #astrosh (sexuelle Belästigung in der Astronomie), ein Twitter-Hashtag voller Geschichten über lebensverändernde Fälle von Diskriminierung und Fehlverhalten.
Payne-Gaposchkins Pionierleistung als Astronomin ist mir wichtig, weil ich mich meinen eigenen Kämpfen in der Wissenschaft gestellt habe und mehrfach aufgrund meines Geschlechts diskriminiert wurde. Es würde ihr jedoch einen großen Bärendienst erweisen, sich nur deswegen an sie zu erinnern, und es ist Payne-Gaposchkins Wissenschaft, die mich am meisten inspiriert. In ihren Worten:„Es war ein Fall des Überlebens, nicht der Stärksten, aber der Hartnäckigsten.“
Und so bleiben wir bestehen, wie langsam die Veränderung auch sein mag.
An der Wende zum 21. Jahrhundert hängten Beamte ein neues Porträt an die Wände der Harvard University. Das Konterfei von Cecilia Payne-Gaposchkin blickt aus einem sonnendurchfluteten Fenster, eine Hand auf einem aufgeschlagenen Buch, den anderen Arm entspannt hinter ihrem Rücken.
Payne-Gaposchkin war nicht besonders subtil, wenn es um ihre Unzufriedenheit ging, und ich denke, sie würde den Sieg ihres Porträts genießen, das endlich die Wände ziert, und nur wenige Meter von Lowell entfernt, dem Harvard-Präsidenten, der versuchte (und scheiterte), ihren Aufstieg zu blockieren einer der wirklich großen Astronomen des 20. Jahrhunderts zu werden.
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