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Cecilia Helena Payne-Gaposchkin एक ब्रिटिश-जन्मी अमेरिकी खगोलविद और खगोल भौतिकीविद थीं जिन्होंने अपनी 1925 की डॉक्टरल थीसिस में प्रस्तावित किया था कि तारे मुख्य रूप से हाइड्रोजन और हीलियम से बने थे। उनके अभूतपूर्व निष्कर्ष को शुरुआत में खारिज कर दिया गया क्योंकि यह उस समय के वैज्ञानिक ज्ञान का खंडन करता था, जो मानता था कि सूर्य और पृथ्वी के बीच कोई महत्वपूर्ण तत्वों के अंतर नहीं थे। स्वतंत्र अवलोकन ने अंततः साबित किया कि वह सही थीं।
प्रारंभिक जीवन
Cecilia Helena Payne बकिंघमशायर, इंग्लैंड के Wendover में Emma Leonora Helena née Pertz और Edward John Payne (एक लंदन के बैरिस्टर, इतिहासकार और संगीतकार जो एक ऑक्सफोर्ड फेलो रहे थे) के लिए पैदा तीन बच्चों में से एक थीं। उनकी माता एक प्रशिया परिवार से आई थीं और उनके दो प्रतिष्ठित चाचा थे - इतिहासकार Georg Heinrich Pertz और Swedenborgian लेखक James John Garth Wilkinson; उनकी बहन Florence एक पियानोवादक थीं। Cecilia Payne के पिता की मृत्यु तब हुई जब वह चार साल की थीं, जिससे उनकी माता को परिवार को अकेले ही पालना पड़ा।
Cecilia Payne ने Wendover में एक निजी स्कूल में स्कूल शुरू किया जिसे Elizabeth Edwards चलाती थीं। जब वह बारह साल की थीं तो उनकी माता अपने भाई Humfry (जो बाद में एक पुरातत्ववेत्ता बने) की शिक्षा के लिए लंदन चली गईं। Cecilia ने St Mary's College, Paddington में भाग लिया, जहां वह गणित या विज्ञान का अधिक अध्ययन नहीं कर सकीं, लेकिन 1918 में St Paul's Girls' School में चली गईं। वहां उन्हें Gustav Holst द्वारा प्रोत्साहित किया गया, जो स्कूल में संगीत पढ़ाते थे, संगीत में कैरियर बनाने के लिए, लेकिन उन्होंने विज्ञान पर ध्यान केंद्रित करना पसंद किया। अगले साल उन्हें एक छात्रवृत्ति मिली जो Newnham College, Cambridge University में उनके सभी खर्चों का भुगतान करती थी, जहां उन्होंने शुरुआत में बनस्पति विज्ञान, भौतिकी और रसायन विज्ञान पढ़ा, लेकिन उन्होंने अपने पहले साल के बाद वनस्पति विज्ञान छोड़ दिया। खगोल विज्ञान में उनकी रुचि तब शुरू हुई जब उन्होंने Arthur Eddington द्वारा अपनी 1919 के अभियान के बारे में एक व्याख्यान में भाग लिया, जहां उन्होंने अफ्रीका के पश्चिमी तट से दूर गिनी की खाड़ी में Príncipe द्वीप पर जाकर एक सूर्य ग्रहण के पास के तारों को देखा और फोटोग्राफ किया, जो Albert Einstein के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत की परीक्षा के रूप में था। उन्होंने व्याख्यान के बारे में कहा: "परिणाम मेरी विश्व तस्वीर का पूर्ण रूपांतरण था। मेरी दुनिया इतनी हिलाई गई थी कि मुझे तंत्रिका संबंधी टूटने जैसा कुछ का अनुभव हुआ।" उन्होंने अपनी पढ़ाई पूरी की, लेकिन उन्हें अपने लिंग के कारण डिग्री नहीं दी गई; Cambridge ने महिलाओं को 1948 तक डिग्री नहीं दी।
Payne को एहसास हुआ कि यू.के. में उनका एकमात्र कैरियर विकल्प शिक्षक बनना था, इसलिए उन्होंने ऐसे अनुदान की तलाश की जो उन्हें संयुक्त राज्य अमेरिका जाने में सक्षम बनाएं। Harlow Shapley, Harvard College Observatory के निदेशक, जहां उन्होंने अभी-अभी खगोल विज्ञान में स्नातक कार्यक्रम स्थापित किया था, से परिचय के बाद, वह 1923 में इंग्लैंड छोड़ गईं। यह महिलाओं को वेधशाला में अध्ययन करने के लिए प्रोत्साहित करने के लिए एक फेलोशिप से संभव हुआ। Adelaide Ames 1922 में फेलोशिप पर पहली छात्रा बन गई थीं; दूसरी Payne थीं।
डॉक्टरल थीसिस
Shapley ने Payne को एक डॉक्टरल डिसर्टेशन लिखने के लिए राजी किया, और इसलिए 1925 में वह Radcliffe College of Harvard University से खगोल विज्ञान में पीएचडी अर्जित करने वाली पहली व्यक्ति बन गईं। उनकी थीसिस का शीर्षक था Stellar Atmospheres; A Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars।
Payne भारतीय भौतिकीविद Meghnad Saha द्वारा विकसित आयनीकरण सिद्धांत को लागू करके तारों के वर्णक्रमीय वर्गों को उनके वास्तविक तापमान से सटीक रूप से संबंधित करने में सक्षम थीं। उन्होंने दिखाया कि तारकीय अवशोषण रेखाओं में बड़ी भिन्नता विभिन्न तत्वों की मात्रा के कारण नहीं, बल्कि विभिन्न तापमान पर अलग-अलग आयनीकरण की मात्रा के कारण थी। उन्होंने पाया कि सूर्य के वर्णक्रम में देखी जाने वाली सिलिकॉन, कार्बन और अन्य सामान्य धातुएं पृथ्वी पर लगभग समान सापेक्ष मात्रा में मौजूद थीं, जो उस समय की स्वीकृत मान्यता के अनुरूप था, जिसमें कहा गया था कि तारों में पृथ्वी जैसी लगभग समान तत्वीय संरचना थी। हालांकि, उन्होंने पाया कि हीलियम और विशेष रूप से हाइड्रोजन व्यापक रूप से अधिक प्रचुर थे - हाइड्रोजन के लिए, लगभग दस लाख की एक कारक द्वारा। उनकी थीसिस ने निष्कर्ष निकाला कि हाइड्रोजन तारों का अभिभूत घटक था Metallicity देखें, जिससे यह ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व बन गया।
हालांकि, जब Payne के डिसर्टेशन की समीक्षा की गई, तो खगोलविद Henry Norris Russell, जो American physicist Henry Rowland के सिद्धांतों का समर्थन करते थे, उन्होंने उन्हें इस निष्कर्ष से हतोत्साहित किया कि सूर्य की संरचना मुख्य रूप से हाइड्रोजन थी क्योंकि यह मौजूदा वैज्ञानिक सहमति का विरोध करेगा कि सूर्य और पृथ्वी की तत्वीय संरचना समान थी। 1914 में, उन्होंने एक शैक्षणिक लेख में लिखा था:
सूर्य और पृथ्वी की सूचियों की समझौता इतना मजबूत है कि यह Rowland की राय की दृढ़ता से पुष्टि करता है कि यदि पृथ्वी की परत को सूर्य के वायुमंडल के तापमान तक बढ़ाया जाए, तो यह बहुत समान अवशोषण वर्णक्रम देगा। सूर्य और अन्य तारों के वर्णक्रम समान थे, इसलिए ऐसा प्रतीत होता था कि ब्रह्मांड में तत्वों की सापेक्ष प्रचुरता पृथ्वी की परत जैसी थी।
सूर्य और पृथ्वी की सूचियों की समझौता इतना मजबूत है कि यह Rowland की राय की दृढ़ता से पुष्टि करता है कि यदि पृथ्वी की परत को सूर्य के वायुमंडल के तापमान तक बढ़ाया जाए, तो यह बहुत समान अवशोषण वर्णक्रम देगा। सूर्य और अन्य तारों के वर्णक्रम समान थे, इसलिए ऐसा प्रतीत होता था कि ब्रह्मांड में तत्वों की सापेक्ष प्रचुरता पृथ्वी की परत जैसी थी।
Payne ने परिणामस्वरूप अपने परिणामों को "नकली" के रूप में वर्णित किया। कुछ साल बाद, खगोलविद Otto Struve ने उनके काम को "खगोल विज्ञान में कभी लिखी गई सबसे शानदार पीएचडी थीसिस" के रूप में वर्णित किया। Russell ने यह भी महसूस किया कि वह सही थीं जब उन्होंने विभिन्न साधनों से समान परिणाम प्राप्त किए। 1929 में, उन्होंने एक पेपर में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए जिसने Payne के पहले के काम और खोज को सराहते हुए स्वीकार किया; फिर भी, वह अक्सर उन निष्कर्षों के लिए श्रेय दिए जाते हैं जिन तक वह पहुंची थीं।
कैरियर
अपनी डॉक्टरेट के बाद, Payne ने आकाशगंगा की संरचना को समझने के लिए उच्च चमक वाले तारों का अध्ययन किया। बाद में उन्होंने दसवें परिमाण से उज्जवल सभी तारों का सर्वेक्षण किया। फिर उन्होंने परिवर्तनशील तारों का अध्ययन किया, अपने सहायकों के साथ 1,250,000 से अधिक अवलोकन किए। इस काम को बाद में Magellanic Clouds तक विस्तारित किया गया, परिवर्तनशील तारों के 2,000,000 और अवलोकन जोड़े गए। इन डेटा का उपयोग तारकीय विकास के पथ निर्धारित करने के लिए किया गया था। उन्होंने अपने दूसरी किताब, The Stars of High Luminosity 1930 में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए। परिवर्तनशील तारों के उनके अवलोकन और विश्लेषण, अपने पति, Sergei Gaposchkin के साथ किए गए, ऐसी वस्तुओं पर सभी बाद के काम के आधार को रखा।
Payne-Gaposchkin पूरे जीवन में वैज्ञानिक रूप से सक्रिय रहीं, Harvard में अपना पूरा शैक्षणिक करियर व्यतीत किया। जब उन्होंने शुरुआत की, महिलाओं को Harvard में प्रोफेसर बनने से प्रतिबंधित किया गया था, इसलिए उन्होंने कई साल कम प्रतिष्ठित, कम वेतन वाली अनुसंधान नौकरियां कीं। फिर भी, उनके काम के परिणामस्वरूप कई प्रकाशित किताबें थीं, जिनमें The Stars of High Luminosity 1930, Variable Stars 1938 और Variable Stars and Galactic Structure 1954 शामिल हैं। Shapley ने उनकी स्थिति में सुधार करने के प्रयास किए थे, और 1938 में उन्हें "खगोलविद" का शीर्षक दिया गया। Payne के अनुरोध पर, उनका शीर्षक बाद में Phillips Astronomer में बदल दिया गया। उन्हें 1943 में American Academy of Arts and Sciences के Fellow के रूप में निर्वाचित किया गया। उनके पाठ्यक्रम Harvard University के कैटलॉग में 1945 तक दर्ज नहीं किए गए थे।
जब Donald Menzel 1954 में Harvard College Observatory के निदेशक बने, तो उन्होंने उनकी नियुक्ति में सुधार करने की कोशिश की, और 1956 में वह Harvard के Faculty of Arts and Sciences के भीतर से पूर्ण प्रोफेसर के लिए पदोन्नत होने वाली पहली महिला बनीं। बाद में, Astronomy Department के Chair में अपनी नियुक्ति के साथ, वह Harvard में एक विभाग का नेतृत्व करने वाली पहली महिला बनीं।
उनके छात्रों में Helen Sawyer Hogg, Joseph Ashbrook, Frank Drake, Harlan Smith और Paul W. Hodge शामिल थे, जिन सभी ने खगोल विज्ञान में महत्वपूर्ण योगदान दिया। उन्होंने Frank Kameny की भी निगरानी की, जो समलैंगिक अधिकारों के एक प्रमुख वकील बन गए।
Payne-Gaposchkin ने 1966 में सक्रिय शिक्षण से सेवानिवृत्त हुए और बाद में Harvard की Emeritus Professor के रूप में नियुक्त किए गए। वह Smithsonian Astrophysical Observatory में कर्मचारियों के सदस्य के रूप में अपनी अनुसंधान जारी रखीं, साथ ही Harvard Observatory द्वारा प्रकाशित पत्रिकाओं और पुस्तकों को बीस साल तक संपादित किया।
विरासत
Payne की कैरियर Harvard College Observatory में एक मोड़ था। Harlow Shapley और Dr E. J. Sheridan (जिन्हें Payne-Gaposchkin ने एक सलाहकार के रूप में वर्णित किया) की दिशा में, वेधशाला ने पहले ही खगोल विज्ञान में महिलाओं को अन्य संस्थानों की तुलना में अधिक अवसर प्रदान किए थे, और इस सदी के पहले भाग में Williamina Fleming, Antonia Maury, Annie Jump Cannon और Henrietta Swan Leavitt द्वारा उल्लेखनीय उपलब्धियां हासिल की गई थीं। हालांकि, Payne की पीएचडी के साथ, महिलाएं मुख्यधारा में प्रवेश करीं।
उन्होंने काफी हद तक पुरुष-प्रधान वैज्ञानिक समुदाय में जो रास्ता खोला, वह कई लोगों के लिए प्रेरणा थी। उदाहरण के लिए, वह खगोल भौतिकीविद Joan Feynman के लिए एक रोल मॉडल बन गईं। Feynman की माता और दादी ने उन्हें विज्ञान का पीछा करने से हतोत्साहित किया था, क्योंकि वे मानती थीं कि महिलाएं वैज्ञानिक अवधारणाओं को समझने में शारीरिक रूप से सक्षम नहीं थीं। Feynman को बाद में Payne-Gaposchkin से प्रेरणा मिली जब वह एक खगोल विज्ञान पाठ्यपुस्तक में उनके कुछ काम पर आई। इस तरह से Payne-Gaposchkin की अनुसंधान प्रकाशित होते देखकर Feynman को विश्वास हो गया कि वह वास्तव में अपने वैज्ञानिक जुनून का पालन कर सकती है।
American Astronomical Society से Henry Norris Russell Prize को स्वीकार करते हुए, Payne ने अनुसंधान के लिए अपने जी
