El cielo es de Cecilia Payne: la astrónoma que descubrió de qué están hechas las estrellas

"Cualquier estudiante de secundaria sabe que Newton descubrió la gravedad, que Darwin descubrió la evolución y que Einstein descubrió la relatividad. Pero, cuando se trata de la composición de nuestro universo, los libros de texto simplemente dicen que el elemento predominante en el universo es el hidrógeno, y ya. Nadie se pregunta cómo lo sabemos… Como lo fue en su momento, Cecilia Payne-Gaposchkin sigue siendo hoy la astrónoma más famosa de la que nunca oímos hablar", dijo Jeremy Knowles, decano de la Facultad de Artes y Ciencias de Harvard, durante un acto de dicha Universidad en 2020.

Se habían reunido decenas de personas en el prestigioso centro estadounidense para dar la bienvenida un nuevo retrato, de esos que a menudo las instituciones y centros del saber acostumbrar a colgar por sus paredes en recuerdo de quienes las y los hicieron posibles. Aquel no era, sin embargo, uno cualquiera en Harvard, aunque todavía pase desapercibido. Cecilia Payne no solo fue una de las primeras mujeres que atravesaron las puertas de sus aulas y vivieron, prácticamente, en sus laboratorios. No solo es, desde luego, una figura relevante para la universidad, sino para toda aquella persona que mire hacia arriba y se pregunte de qué estará hecho todo esto que nos rodea.

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Hoy en día, la pregunta se resuelve en un clic. El hidrógeno, el átomo más simple, es un componente básico del universo, nos lo dice internet. Sabemos que existió poco después del nacimiento del universo y que todavía aparece como una gran parte del medio interestelar en el que se forman las estrellas. También es el combustible nuclear que mantiene a las estrellas irradiando inmensas cantidades de energía a medida que evolucionan durante eones para crear los elementos químicos. Pero pocas personas trascienden esos datos, lo justo para llegar a quién hizo posible este conocimiento: si en la actualidad la importancia cósmica del hidrógeno es una especie de noción básica, lo es porque una vez una estudiante de doctorado lo descubrió. Esta es su historia.

No eligió a Shakespeare

Durante sus primeros 700 años de existencia, la Institución de Cambridge fue estrictamente masculina. En 1865, cuando las mujeres comenzaron a hacer activa su denuncia por el derecho a asistir, un profesor de Geología las calificó de "descaradas desagradables". Cecilia Payne llegó tiempo después, pero poco había cambiado.

Nacida en Wendover, Inglaterra, en 1900. Su padre había muerto cuando ella tenía cuatro años, y, aunque poco más se sabe a ciencia cierta sobre su infancia y su camino temprano hacia la ciencia cuando aún la ciencia era fundamentalmente una habitación llena de hombres, el relato más popular apunta que su madre Emma trató por todos los medios que su hija, a la que ya notó desde muy pequeña una inteligencia que destacaba, se construyera en torno a ella.

Emma matriculó a su hija en St Paul's School for Girls en Londres, una de las pocas equipadas para enseñar ciencias. La joven de 17 años prosperó allí y, como la propia Payne escribiría más tarde en su autobiografía Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography and Other Recollections, se acercaba sigilosamente al laboratorio de ciencias para "admirar" los elementos químicos. Cuando ganó un concurso de botánica, el premio era cualquier libro que quisiera. No eligió a Shakespeare, eligió un libro sobre hongos.

La inteligencia en el olvido

Como explican desde Physics World, dos años después, empezó su educación científica avanzada cuando ingresó en el Newnham College, de la Universidad de Cambridge, con una beca. Eso sí, tampoco pudo elegir mucho, pues esta era una de las dos universidades para mujeres que existían en Inglaterra. La Universidad de Cambridge había empezado a abrir sus puertas a la presencia de mujeres, sí, pero sin darles un título oficial. Payne no solo tuvo que asumir esa condición, sino que, por supuesto, tuvo que cumplir con la tradición de que la botánica era el único estudio posible para que las mujeres se especializasen.

Poco a poco, iba acercando sus ojos a la física y la química. Por suerte para ella (si es que se puede hablar de suertes en un relato así), justo cuando la ciencia física absorbió las áreas incipientes de la mecánica cuántica y la relatividad, que estaban empezando a obsesionar a los científicos. Lo tuvo claro tras asistir a una conferencia de Arthur Eddington, jefe del Observatorio de Cambridge, sobre su reciente expedición solar, que había probado la teoría de la relatividad de Einstein. Payne fue una de las cuatro mujeres en aquella audiencia. "Durante tres noches, creo, no dormí", recordó en sus escritos. "Mi mundo había sido tan sacudido que experimenté algo así como un ataque de nervios".

Matricularse en Física iba a ser, desde luego, todo un viaje cósmico… Para acudir a clase en el Laboratorio Cavendish, debía hacerlo pedaleando con un vestido largo y un sombrero, el protocolo de la época, y sentándose siempre en primera fila (como una novedad, siempre a la vista de todos). El director del laboratorio, el premio Nobel Ernest Rutherford, la miraba directamente y comenzaba cada conferencia con un: "Damas y caballeros", a lo que seguían los aplausos y las risas. "En cada conferencia deseaba poder hundirme en la tierra".

Junto a las "computadoras" de Harvard

Al no poder conseguir un trabajo como astrónoma en Inglaterra tras graduarse, decidió cruzar el charco hasta Estados Unidos, donde creía que, como mujer, tendría más oportunidades. Allí solicitó una beca en el Observatorio de la Universidad de Harvard. Era otoño de 1923, y la respuesta le llegó: el director de dicho espacio, Harlow Shapley, le ofreció una remuneración de 500 dólares por formar parte de su equipo.

Las llamaban las "computadoras" del observatorio, porque todas eran auténticas "máquinas", que se diría hoy, y todas eran, también, mujeres. Entre ellas estaba, por ejemplo, Henrietta Swan Leavitt, que descubrió la relación periodo-luminosidad que define a las estrellas conocidas como variables cefeidas (su brillo varía a un ritmo regular que se correlaciona con su luminosidad general). Este descubrimiento también condujo a uno de los mayores avances del siglo XX, la medición del tamaño físico y la edad del universo.

Juntas, llevaban cuatro décadas trabajando en el segundo plano al que el academicismo del siglo XIX las había trasladado (hasta entonces, como recuerda en The Atlantic Elizabeth Yale, la barrera del hogar se prestó a cierto intercambio de saberes) y ya habían producido nueve volúmenes de 250 páginas de espectros estelares cuando recibieron a Payne.

Y encontró el material estelar

Aquellos datos estelares, que ellas anotaban a partir de los grabados en miles de placas de vidrio que solo los hombres podían crear (a las mujeres astrónomas a menudo se les prohibía el trabajo de observación impidiéndoles unirse a los hombres astrónomos por la noche en las cúpulas que albergaban los telescopios del Observatorio), componían un rompecabezas gigante que esperaba a la persona adecuada para armarlo. Bingo. Al mirar hacia abajo a través de la lupa de un joyero, un día, Payne pudo hacer lo que durante siglos muchos astrónomos habían intentado hacer al mirar hacia arriba a través de telescopios: determinar de qué están hechas las estrellas.

Comenzaba así la astrofísica, pero seguían poniéndoselo difícil para que se desarrollara. En 1925, la astrónoma presentó lo que se ha llamado "el doctorado más brillante escrito en astronomía" para obtener el primer doctorado de Harvard en su campo (aunque otorgado por Radcliffe). Su madre tuvo razón: solo tenía 25 años cuando determinó que el hidrógeno era un millón de veces más frecuente en el universo de lo que hasta entonces habían considerado los expertos. Sin embargo, Henry Norris Russell, decano de los astrónomos estadounidenses y director del Observatorio de Princeton en ese momento, le escribió que aquellos hallazgos suyos eran "claramente imposibles". Una especie de advertencia, de amenaza, que le volvía a recordar dónde estaba.

Llamado atmósferas estelares, en aquel estudio pionero y, sin duda, revolucionario, Payne anunciaba cómo descubrió que el Sol estaba compuesto principalmente de hidrógeno y helio. Era la afirmación que el futuro necesitaba, la que iba a sellar miles de grietas en la búsqueda incesante del ser humano por sus orígenes. Sin embargo, otra vez, las limitaciones de Norris no le permitieron anunciar sus resultados sin dejar claro un apunte: "Casi seguro que no son reales". Según cuenta la historia que transcurre hoy por los pasillos de la facultad, a la astrónoma la obligaron de esta forma a subestimarse a sí misma ante la audiencia con una falta de evidencia que no era tal.

Limitada al propio silencio

En aquellos años, el análisis de espectro ya era muy importante en astronomía porque los hombres que precedieron a Payne habían observado que podía mostrar la composición de las estrellas. Pero hasta la tesis de Cecilia Payne, lo que no podía hacer era decir cuánto de cada elemento había en las estrellas. Payne aplicó nuevos modelos teóricos en mecánica cuántica al análisis de espectros para estimar estos cálculos. La comprensión de la ciencia en esos días era que todo en el universo estaba hecho de la misma materia, es decir, como la tierra. Y hasta la tesis de Payne, el espectro estelar lo confirmaba: las estrellas estaban hechas del mismo material que la Tierra.

El presidente de Harvard, Abbott Lawrence Lowell, decía entonces que, por ser mujer, "la señorita Payne nunca debería tener un puesto en la universidad" mientras él estuviera en el cargo. Y, en este marco, Payne se vio limitada al silencio que la apartaba, incluso de los propios márgenes de la prestigiosa escuela y de la historia de la ciencia: no solo había hecho un descubrimiento fundamental para muchos campos, sino que impartía decenas de cursos, pero nunca aparecía su nombre. Y sigue sin aparecer.

Se mantuvo a muy duras penas con un sueldo mínimo hasta 1956, cuando más de 30 años después de su gran hallazgo la Universidad de Harvard la nombró, por fin, profesora de astronomía. "Es la primera mujer en obtener una cátedra completa en Harvard a través de una promoción regular en la facultad", anunciaba en un artículo The New York Times. Años después, Russell reconoció que ella tenía razón, aunque lo dejó caer, como quien dice, en letras pequeñas y al final de un artículo. "Su carrera es un recordatorio aleccionador de que la razón por la que no había más mujeres científicas en la historia no se debía a la falta de talento o pasión, sino a la misoginia sistemática de la sociedad", apunta a la BBC Amy Davy, curadora del museo de Ciencia de Londres.