A comienzos del siglo XX se pensaba que la composición de las estrellas tenía que ser similar a la de planetas como la Tierra. Así fue hasta 1925, cuando la joven científica Cecilia Payne descubrió que las estrellas se componían fundamentalmente de helio e hidrógeno. A pesar de la discriminación hacia las mujeres en el colectivo universitario de la época y la intransigencia de gran parte de la comunidad científica, Payne siguió investigando los astros hasta el final de sus días.
Cecilia Payne-Gaposchkin nació el 10 de mayo de 1900 en Wendower, Inglaterra. Era hija de un importante músico e historiador londinense, y desde pequeña mostró un gran interés por la ciencia. Debido a sus grandes aptitudes académicas, en 1919 consiguió una beca para estudiar botánica, física y química en el Newnham College, institución perteneciente a la Universidad de Cambridge. Ese mismo año comenzó a interesarse por la astronomía después de escuchar una conferencia del profesor Sir Arthur Eddington sobre su expedición a la Isla del Príncipe en el Golfo de Guinea para comprobar la teoría de la relatividad general de Einstein. Payne continuó asistiendo a sus conferencias y Eddington le alentó para que se dedicara a la astronomía.
En aquella época, la Universidad de Cambridge no concedía títulos a las mujeres, por lo que en 1923 decidió viajar a Estados Unidos para terminar allí su formación. Gracias a un programa de becas organizado por el astrónomo Harlow Shapley, Payne pudo entrar en el Harvard College Observatory y continuar con su carrera. En 1925 presentó su tesis doctoral: Stellar Atmospheres: a contribution to the observational study of high temperature in the reversing layes of the stars, donde determinó las temperaturas estelares y concentraciones químicas de las estrellas utilizando la ecuación de ioniación del físico indio Megnad Saha. Asimismo, llegó a la conclusión de que el helio y el hidrógeno eran los componentes principales de las estrellas, y a su vez el hidrógeno era el compuesto principal que formaba todo el universo. Su trabajo supuso una revolución en el campo de la astronomía, siendo calificado por los astrónomos Otto Struve y Velta Zeberg como “la mejor tesis de astronomía de la historia”.
De este modo, Cecilia se convirtió en la primera persona que consiguió un doctorado en la Radcliffe University, institución adscrita a la Universidad de Harvard. No obstante, el astrónomo Henry Norris Russel se opuso a las conclusiones de la tesis, rechazando la posibilidad de que las estrellas tuvieran un compuesto diferente al de la Tierra. Persuadió a Payne para que obviara esa idea y Cecilia finalmente escribió al final de su trabajo que sus deducciones eran probablemente erróneas. Cuatro años más tarde, tras la publicación de nuevas investigaciones, Russel reconoció su error y admitió que Payne siempre había tenido razón.
Después de aquello, Cecilia continuó trabajando en Harvard, realizando estudios sobre la luminosidad de las estrellas como asistente técnico de Harlow Shapley. Durante este periodo, Payne pudo continuar su trabajo estelar con un segundo libro, Stars of High Luminosity (1930), que prestó especial atención a las variables Cefeidas y marcó el comienzo de su interés por las estrellas variables y las novas. En 1931 obtuvo la nacionalidad estadounidense, y dos años más tarde, Payne viajó a Europa para conocer al astrónomo ruso Boris Gerasimovich, que había trabajado anteriormente en el Observatorio de la Universidad de Harvard, y con quien planeaba escribir un libro sobre estrellas variables. Más tarde fue a Göttingen, Alemania, donde conoció a Sergey Gaposchkin, un astrónomo ruso que no podía regresar a la Unión Soviética debido a su posición política. Payne encontró un puesto en Harvard para él, y en 1934 contrajeron matrimonio.
En 1956 se convirtió en la primera mujer profesora titular de Harvard
Debido a su bajo salario durante ese periodo, Cecilia se planteó abandonar Harvard. No obstante, Shapley se esforzó en mejorar su posición en la institución y en 1938 obtuvo finalmente el título de astrónoma. En 1943 paso a formar parte del American Academy of Arts and Sciences, y en 1956 se convirtió en la primera mujer profesora titular de Harvard. Payne se retiró de la enseñanza activa en 1966 y posteriormente fue nombrada profesora emérita de Harvard. Continuó su investigación como miembro del personal en el Observatorio Astrofísico Smithsonian y editó las revistas y libros publicados por el Observatorio de Harvard durante veinte años. También llegó a escribir una autobiografía, The Dyer’s Hand, que fue publicada de forma póstuma en el libro Cecilia Payne-Gaposchkin: An Autobiography and Other Recollections (1984).
Debido a su brillante trayectoria, Payne fue galardonada con varios reconocimientos como el premio Annie J. Cannon de astronomía y la lectura del Henry Norris Russel de la American Astronomical Society, recibido en 1976. Pocos años después, en 1976, falleció en Cambridge, Massachusetts a los 79 años de edad, dejando un extraordinario legado científico a sus espaldas. Más allá de su obra en la astronomía, Cecilia Payne se convirtió en un icono en la lucha contra la discriminación hacia las mujeres, sirviendo de gran inspiración para futuras científicas y cambiando el panorama universitario para siempre.
