Cecilia Payne. Étoiles à hydrogène
Sir Arthur Eddington donnait une conférence sur l'expédition en 1919 à l'île Prince du Golfe de Guinée. Dans cette expédition, avec des mesures effectuées sur une éclipse solaire, il a pu démontrer la théorie de la relativité d'Einstein. La jeune Cecilia Payne a assisté à cette conversation imprévue par hasard, car au dernier moment un ami ne pouvait pas assister et lui a donné l'entrée. Cependant, cette conversation a aimé. « Ma vision du monde changea radicalement – écrirait dans son autobiographie – quand je retournai dans ma classe, je réalisai que je pouvais écrire toute la conférence littéralement... Je pense que trois nuits n'avait pas dormi. Mon monde s'agita tellement que j'eus une sorte de crise nerveuse». Il a décidé d'être astronome.
Il était clair qu'il voulait être scientifique. De plus, ce moment où on ne pouvait pas arriver: "J'ai eu peur de penser que quand je suis arrivé à l'âge de commencer à enquêter tout allait être localisé". Pendant son séjour à l'école, il a fait une expérience pour étudier l'efficacité de la prière. L'étude a été divisée en deux groupes, demandant pour les uns le succès de la prière et pour les autres pas. Dans le second cas, il a obtenu de meilleurs résultats.
Quand il a entendu la conférence d'Eddington, il étudiait les sciences naturelles à l'Université de Cambridge. Mais après le discours, il était clair qu'il voulait aller sur le chemin de l'astronomie. Quelque temps plus tard, lors d'une journée à l'Observatoire de Cambridge, il a eu l'occasion de rencontrer Eddington et de lui montrer son souhait. Il est resté pensable pendant un moment, mais il a répondu que "je ne vois pas de problèmes insurmontables". Il lui recommanda ensuite de lire plusieurs livres, mais Payne les avait déjà tous lus. Il l'autorisa alors à accéder à la bibliothèque de l'observatoire et mit à sa disposition toutes les revues scientifiques d'astronomie. Un monde s'est ouvert.
Elle a terminé ses études à Cambridge, mais en tant que femme, elle n'a pas obtenu son baccalauréat (1948, elle a commencé à obtenir un diplôme de femmes à Cambridge). Payne savait qu'il ne pouvait être que professeur en Angleterre. Et ce n'était pas ce que je voulais. Lors d'une visite en Angleterre du directeur de l'Observatoire de Harvard en 1922, Harlow Shapley, Payne n'a pas manqué l'occasion: Il a dit qu'il aimerait aller à Harvard pour enquêter sur l'astronomie. C'est ce qu'a recommandé Eddington lui-même, qui, s'il voulait se consacrer à l'astronomie, le mieux était de sauter aux États-Unis, par exemple à l'Observatoire de Harvard.
Eddington a également parlé à Shapley au sujet de Payne : "Je pense qu'il peut avoir un grand avenir... en outre, il est dynamique et énergique au travail". Et ce ne sont pas les seules fleurs que Shapley a entendues au sujet de Payne. Tout le monde lui parlait parfaitement de ce jeune homme.
L'année suivante, Payne s'est rendu aux États-Unis. Un programme de bourses pour femmes a été lancé à l'Observatoire de Harvard et Payne a été le deuxième élève du programme.
Doctorat sous la direction de Shapley. Un grand travail : il est venu expliquer de quoi les étoiles étaient faites dans la thèse. En étudiant les spectres des étoiles, Payne a découvert que toutes les étoiles avaient essentiellement la même composition, principalement de l'hydrogène et de l'hélium. Contrairement à ce qu'on pensait alors, Payne disait que le Soleil n'avait pas la même composition que la Terre, et même dans le Soleil, et dans le reste des étoiles, l'hydrogène était un million de fois plus abondant que tous les autres éléments.
Les résultats de Payne étaient incroyables, impossibles. Tous les experts étaient convaincus que le soleil avait la même composition que la terre et que les éléments étaient dans la même proportion. Avant la publication de la thèse, Shapley l'a envoyée à l'expert Henry Norris Russel de l'Université de Princeton. Et il répondit: "Il est clair qu'il est impossible que l'hydrogène soit un million de fois plus abondant que les métaux." Payne a finalement dû mettre une note dans sa thèse: "Les abondances d'hydrogène et d'hélium calculées ne sont probablement pas réelles".
Mais au bout de quelques années, il serait clair que les calculs de Payn étaient corrects. "Il n'y a pas d'autre plaisir que de rencontrer quelque chose que vous ne pouvez pas comprendre selon les idées acceptées", a écrit Payne.
Ce fut une grande découverte. Cependant, après son doctorat, il n'a pas eu de postes officiels à l'Observatoire de Harvard. De 1927 à 1938, il a travaillé comme assistant de Shapley. Et par les mauvaises conditions, à un moment donné, il était sur le point d'abandonner le travail. « Du côté matériel, être femme a été un grand inconvénient. Ce fut une histoire de bas salaires, de manque de statut, de lents progrès… Ce fut un cas de survie, non pas du plus fort, mais du plus obstiné et persévérant », a-t-il affirmé dans son autobiographie.
La carrière scientifique n'a pas été facile pour Payne. J'ai souhaité que tout travail scientifique soit publié de manière anonyme, avancée ou reculée par sa seule valeur. Mais ce n'est pas un désir réaliste, je le sais », affirmait-il. Sa vocation était ferme. Et il serait clair après: "Ne faites pas une carrière scientifique à la recherche de célébrité ou d'argent. Il existe des moyens plus simples et meilleurs pour les obtenir. Seulement si vous n'êtes satisfait de rien, parce que vous n'obtiendrez certainement rien d'autre. Votre prix sera de voir qu'à mesure que vous montez l'horizon s'étend".
Il a passé toute sa vie à Harvard, la plupart du temps à la recherche d'étoiles variables. En 1938, Shapley réussit à embaucher Payne comme astronome. Près de 20 ans plus tard, en 1956, ils lui donnèrent le titre de professeur et le nommèrent chef du département d'astronomie. Et en 1976, la communauté des astronomes lui a reconnu son excellence avec le prix Henry Norris Russell. Lors de la remise du prix Payne a déclaré: Le prix du jeune scientifique est l'émotion d'être la première personne au monde à voir ou à comprendre quelque chose. Rien ne peut être comparé à cette expérience ».
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