Cecilia Payne-Gaposchkin: la donna che scoprì di cosa sono fatte le stelle

Nel 1925 una studentessa di venticinque anni scrisse, in una tesi di dottorato, una delle frasi più rivoluzionarie della storia della scienza: le stelle, e quindi quasi tutto l'universo, sono fatte principalmente di idrogeno. Era un'affermazione che ribaltava la convinzione dominante dell'epoca, secondo cui il Sole e la Terra avevano una composizione simile. Quella studentessa si chiamava Cecilia Payne, poi Payne-Gaposchkin, e la sua scoperta avrebbe cambiato per sempre la nostra idea del cosmo. Eppure le fu chiesto di non crederci troppo.

La sua è una delle vicende più emblematiche di come il genio scientifico, soprattutto al femminile, possa essere stato riconosciuto con decenni di ritardo. La sua biografia è oggi raccontata anche dallo Science History Institute.

Da Cambridge a Harvard

Nata in Inghilterra nel 1900, Cecilia Payne studiò a Cambridge, dove però alle donne non veniva conferito alcun titolo di laurea, per quanto brillanti fossero. Capì presto che in patria non avrebbe avuto futuro nella ricerca. Nel 1923 attraversò l'Atlantico e approdò all'Harvard College Observatory, negli Stati Uniti, attratta dalla possibilità di lavorare con i dati spettroscopici delle stelle. Lì, nel 1925, divenne la prima persona a conseguire un dottorato in astronomia al Radcliffe College, l'istituzione femminile collegata a Harvard.

La tesi più brillante della storia dell'astronomia

Per la sua dissertazione, intitolata Stellar Atmospheres, Payne applicò le nuove teorie della fisica quantistica all'analisi della luce stellare. Studiando come gli atomi assorbono la radiazione a diverse temperature, calcolò le abbondanze relative degli elementi nelle stelle. Il risultato fu sconvolgente: idrogeno ed elio erano enormemente più abbondanti di qualsiasi altro elemento, l'idrogeno addirittura di un fattore vicino al milione. Come ricostruisce Physics World, era la prova che le stelle non assomigliano affatto alla Terra, ma sono palle di gas dominate dall'elemento più semplice e leggero del cosmo.

Oggi sappiamo che aveva perfettamente ragione: i valori accettati per la Via Lattea parlano di circa il 74% di idrogeno e il 24% di elio, in pieno accordo con i suoi calcoli di un secolo fa.

«Sappia che ha torto»

La scoperta, però, fu accolta con scetticismo. Quando la tesi venne valutata, l'autorevole astronomo Henry Norris Russell la convinse a smorzare le conclusioni: l'idea che il Sole fosse fatto soprattutto di idrogeno contraddiceva troppo il sapere consolidato. Payne, giovane e in una posizione fragile, definì le proprie scoperte come "quasi certamente non reali". Pochi anni dopo, nel 1929, lo stesso Russell giunse alle medesime conclusioni con metodi diversi, e il merito andò in larga parte a lui. Solo molto più tardi la comunità scientifica riconobbe la priorità di Payne. Come ricorda lo speciale dello Smithsonian Magazine dedicato al centenario, l'astronomo Otto Struve definì la sua tesi "la più brillante mai scritta in astronomia".

Una vita di primati

Payne-Gaposchkin non si fermò. Continuò a lavorare a Harvard per tutta la carriera, studiando stelle variabili e producendo un'enorme mole di osservazioni. Nel 1956 divenne la prima donna promossa a professoressa ordinaria nella Facoltà di Arti e Scienze di Harvard, e poco dopo la prima a dirigere un dipartimento dell'università. Aprì la strada a generazioni di astronome, in un'epoca in cui il mondo accademico era quasi interamente maschile.

La sua storia, riassunta anche dalla voce di Wikipedia, è un promemoria potente: la scienza non è fatta solo di scoperte, ma anche di chi viene ascoltato e di chi viene messo a tacere. Cecilia Payne ci ha detto di cosa è fatto l'universo quando aveva venticinque anni. Ci abbiamo messo decenni a darle ragione.