Hvězda, na kterou svět zapomněl. Cecilia Payne objevila vesmír, dnes nemá ani pamětní desku

Doktorát získala v době, kdy bylo pro ženy extrémně těžké se na vysokou školu vůbec dostat. Prosadila se v oboru, který byl do té doby ovládán výhradně muži, a její práce znamenala v oblasti astrofyziky průlom, ze kterého těžíme dodnes. Zatímco jména jako Isaac Newton, Albert Einstein nebo Stephen Hawking zná celý svět, Cecilia Payne, astrofyzička, která jako první pochopila vesmír, po smrti upadla v zapomnění. Bez ní bychom se přitom na hvězdnou oblohu dívali úplně jinýma očima.

Cecilia Helena Payne se narodila roku 1900 jako jedno ze tří dětí v privilegované britské rodině. U Paynových se to zvučnými jmény jen hemžilo: otec Edward byl ceněný právník, historik a schopný hudebník, matka Emma, sama výborná muzikantka, pocházela z Pruska a měla několik společensky významných strýců. Edward Payne ale roku 1904 náhle zemřel a rodina, dosud velmi dobře zajištěná, pocítila finanční těžkosti. Matka i tak dokázala zajistit, aby se všem dětem dostalo kvalitního vzdělání - z nejmladší dcery Florence vyrostla klavíristka, prostřední syn Humfry, kvůli jehož studiu matka rodinu přestěhovala do Londýna, se stal uznávaným archeologem. Cecilia začala s formálním vzděláním na soukromé škole, londýnská střední dívčí škola, kam ji poslala matka, ale neumožňovala dívkám studium matematiky, fyziky nebo chemie. Cecilia přestoupila na jinou, kde se ji pro změnu kantoři snažili přimět, aby své nadání realizovala ve hře na hudební nástroj.

Čím více matce Payneové záleželo na tom, aby se i její dcery mohly adekvátně vzdělávat, s tím větší nelibostí nesla rozhodnutí Cecilie přihlásit se na univerzitu. Jejího zaujetí si byla vědoma, ale nepodporovala ho; pro dívky té doby se nehodilo, aby studovaly cokoliv, co není umění nebo literatura. Když Cecilia oznámila rozhodnutí studovat přírodní vědy, matka ji odmítla finančně podpořit. Nepochybně něco takového považovala za zbytečnou investici, Cecilia tak nakonec mohla na univerzitu nastoupit jen díky štědrému stipendiu.

Roku 1919 se život teprve devatenáctileté dívky otřásl v základech. Navštívila přednášku Arthura Eddingtona, astronoma, který se toho roku vydal na expedici do západní Afriky, aby tam fotografoval hvězdy během zatmění Slunce a experimentálně tak potvrdil platnost Einsteinovy teorie relativity. To, co slyšela, ji nadchlo. Jestliže dříve byla vědou nadšená, teď se doopravdy zamilovala.

„Zažila jsem něco jako nervové zhroucení,“ popsala později svůj převratný zážitek. „Úplně se mi proměnila představa o světě.“

Jako jedna z nejlepších z ročníku studia na Cambridge dokončila, na konci však musela spolknout hořkou piluli. Univerzita začala udělovat svým ženským studentkám akademické tituly až v roce 1948 a do té doby výjimky nedělala. Neudělala ji ani kvůli Cecilii a ta si uvědomila, že to největší, co ji v rodné zemi čeká, je kariéra učitelky v obecní škole. Začala horlivě spořit a shánět granty, díky kterým by mohla vycestovat do Spojených států. Poté, co byla roku 1923 představena Harlowovi Shapleymu, řediteli observatoře v Harvard College, Anglii opustila.

Shapley, kterého mladá vědkyně oslnila, Cecilii přesvědčil, aby v Americe navázala doktorským studiem astronomie. Její disertační práci z roku 1925 hodnotil astronom Otto Struve jako „tu nejbrilantnější, která kdy byla v astronomii napsána“. Její revoluční objevy začaly právě tady - v diplomové práci, ve které rozebrala hvězdy na molekuly.

Dnes už každé malé dítě ví, co je to atom. Základním stavebním kamenem celého vesmíru je vodík, nejjednodušší z atomů, který existoval už záhy po zrození vesmíru a který stále vyplňuje velkou část mezihvězdného prostoru. Cecilii Payne se podařilo dokázat, že chemické složení většiny hvězd tvoří ze 70% vodík a z 28% helium. Zbylá 2% měla připadnout lehčím prvkům, jako je kyslík, uhlík, neon a dusík. To, co dnes považujeme za samozřejmost, byla ve své době revoluční myšlenka, která hraničila s bláznovstvím. Až později se ukázalo, že měla pravdu. Tím, že rozluštila složení vesmírných těles, se stala úplně prvním člověkem, který pochopil podstatu vesmíru; některé zdroje dokonce říkají, že až jí se tak podařilo vesmír doopravdy objevit.

Cecilia dosáhla ve svém oboru fenomenálních úspěchů. Kromě respektu blízkých kolegů a čestných titulů (které ve skutečnosti nikoho nic moc nestály) se ale během své kariéry setkala i s ponižováním a znevažováním své práce, s arogancí moci i sexismem. Ve své autobiografii vzpomíná, jak ji fyziku na Cambridge vyučoval sám Ernest Rutherford, jeden z otců jaderné fyziky. Byla jedinou ženou v jeho třídě a podle univerzitních předpisů musela sedět v první lavici, na což Rutherford nikdy neopomněl ostatní studenty upozornit:

„Dámy a pánové,“ vyrazil ze sebe v úvodu každé přednášky s úšklebkem a pohledem dlouze upřeným na svou jedinou studentku. Zbytek studentů pravidelně vítalo tento vtípek smíchem a dupáním a Cecilia si přála se propadnout do země. Do konce života si pak v přednáškových sálech sedala automaticky úplně dozadu.

Když světu představila závěry své disertační práce, vypískali ji. Tvrzení, že Slunce je tvořeno většinově vodíkem, bylo v rozporu s dosavadními závěry vědecké obce. Henry Russel, ředitel observatoře v Princetonu a zastánce myšlenky, že složení Slunce se v ničem zásadním neliší od složení planety Země, byl nejprve její prací ohromen, dokud si nevšiml výpočtů s vodíkem. Považoval je za nesmyslné. Protože na jeho požehnání záviselo přijetí celé disertační práce, Cecilia na konec připsala poznámku, kterou své závěry poněkud zlehčila. O čtyři roky později, v roce 1929, publikoval Henry Russel svou vlastní derivaci množství prvků ve hvězdách, přičemž využil jiné metody, než tehdy Cecilia (jejíž práci alespoň ve své vlastní citoval). K překvapení všech a nejspíš i sebe samého došel ke stejným výsledkům jako ona. Je možné, že Russel si byl tehdy vědom toho, že o tak převratné myšlence musí vědeckou obec přesvědčit zkušený, seniorský astronom, ne sotva pětadvacetiletá studentka astronomie. Faktem ale zůstává, že jí tehdy zásluhy nepřiznal a objev vodíkové podstaty hvězd byl dlouho připisován právě jemu.

Po obhajobě disertační práce Cecilia na Harvardu zůstala a dále se účastnila výzkumu. Roku 1931 získala americké občanství a začala na univerzitě sama vyučovat, ale ve značně anomální pozici: oficiálně mohla kvůli svému pohlaví vystupovat jen jako asistentka Harlowa Shapleyho. Ten se usilovně snažil tuto nespravedlnost zvrátit, ale marně.

„Dokud budu naživu, ta žena nebude mít na univerzitě místo jako muž,“ vyjádřil se rektor univerzity Lawrence Lowell a celá věc tím byla uzavřena.

Po desítky let zůstala Cecilia Payne jen špatně placenou asistentkou bez skutečné akademické hodnosti. Pod mrakem útisku publikovala stovky výzkumných prací a vědeckých monografií, vdala se (vzala si ruského astrofyzika Sergeje Gapoškina) a porodila tři děti, aniž by se přitom přestala věnovat výzkumu. Profesuru na Harvardu získala až roku 1956 jako úplně první žena vůbec. O několik měsíců později už stála v čele katedry astronomie.

Cecilia Payne, jedna z nejnadanějších astronomek 20. století, zemřela roku 1979. Svět jí po smrti prokázal jen o málo více vděku než během života. Přesto, že položila základy pro moderní vývoj svého oboru, její dílo bylo přehlíženo a její odkaz téměř zapomenut. Dodnes pro ni nebyla vystavena jediná pamětní deska a její jméno v učebnicích fyziky obvykle vůbec nenajdeme.

ZDROJE:

„This Month in Physics History: January 1, 1925: Cecilia Payne-Gaposchkin and the Day the Universe Changed“. aps.com. Čteno 1.7.2024

Payne-Gaposchkin, Cecilia: „An Autobiography and Other Recollections“. ISBN 978-0521483902

Perkowitz, Sidney: „Cecilia Payne-Gaposchkin: the woman who found hydrogen in the stars“ (8. 3. 2022). physicsworld.com. Čteno 1. 7. 2024