Payne-Gaposchkin, Cecilia Helena (1900-1979) była urodzona w Wielkiej Brytanii astronomem, która stała się autorytetem w dziedzinie gwiazd zmiennych (gwiazd zmieniających jasność) i struktury Drogi Mlecznej. Była jedną z pierwszych kobiet, które awansowały na stanowisko profesora na Uniwersytecie Harvarda i pierwszą kobietą, która kierowała tam wydziałem.
Cecilia Helena Payne urodziła się 10 maja 1900 roku w Wendover w Anglii. W 1919 roku wstąpiła na Uniwersytet Cambridge. Jako kobieta zajmująca się astronomią Payne napotkała wiele przeszkód. Wybitny profesor Ernest Rutherford, którego praca pomogła odkryć strukturę atomu, wyśmiewał Payne jako jedyną kobietę na swoich wykładach, rozśmieszając studentów płci męskiej. Choć czuła się onieśmielona, jej miłość do astronomii zapewniła jej sukces. Zaprzyjaźniła się z młodym brytyjskim astronomem Arthurem Stanleyem Eddingtonem, który przyjął ją jako studentkę samouczka. Eddington stał się pionierem w badaniu wewnętrznej struktury gwiazd.
Payne ukończyła studia w Cambridge w 1923, uzyskując stopień licencjata w 1923. Ponieważ w tym czasie kobieta mogła zdobyć tylko „tytuł stopnia”, Payne popłynął na pokładzie Caronia do Stanów Zjednoczonych w 1923, aby szukać większych możliwości. W tym samym roku rozpoczęła studia w Radcliffe College, prywatnym college'u sztuk wyzwolonych dla kobiet w Cambridge w stanie Massachusetts, blisko związanym z Uniwersytetem Harvarda.
Niedługo przed przybyciem Payne'a do Ameryki dyrektor Obserwatorium Harvard College, Harlow Shapley, rozpoczął program astronomiczny, aby zachęcić kobiety do studiowania w Obserwatorium. Pierwszym uczniem była Adelaide Ames w 1922 roku, a drugim uczniem Payne. Payne pracowała intensywnie w Obserwatorium, a Shapley został jej promotorem. W ciągu dwóch lat uzyskała tytuł doktora. stopień naukowy z astronomii w Radcliffe, pierwszy doktorat przyznany za badania w Obserwatorium Harvarda. Harvard nie ustanowił jeszcze programu doktoranckiego w tej dziedzinie. Została także pierwszą kobietą, która otrzymała od Radeliffe doktorat z astronomii.
Jej prace dotyczyły atmosfery gwiazd. Złożyła doktorat. Teza, która stała się książką Stellar Atmospheres, skierowana do Radcliffe College w 1925 roku. Urodzony na Ukrainie amerykański astrofizyk Otto Struve nazwał rozprawę Payne'a „niewątpliwie najbardziej błyskotliwym doktoratem. teza kiedykolwiek napisana w astronomii”. Struve, który wniósł duży wkład w badania gwiazd, znany był głównie ze swoich badań widm gwiazd.
Od 1927 do 1938 pracowała jako asystentka techniczna Shapleya w Obserwatorium Harvarda. Shapley często powstrzymywał Payne przed używaniem nowego sprzętu elektronicznego i był odpowiedzialny za utrzymanie jej nazwiska poza katalogami Harvardu i Radcliffe. Po latach dowiedziała się, że wypłacał jej pensję z „wydatków na sprzęt”. W 1934 roku amerykański astronom Henry Norris Russell odniósł się do Payne'a, pisząc, że najlepszym kandydatem w Ameryce na jego następcę na Uniwersytecie Princeton „niestety jest kobieta!” Russell miał duży wpływ na rozwój astrofizyki teoretycznej w Stanach Zjednoczonych i był dyrektorem obserwatorium na Uniwersytecie Princeton w latach 1912-1947. Ani Harvard, ani Princeton nie braliby pod uwagę kobiety na wydziale.
Również w 1934 roku Payne poślubił urodzonego w Rosji astronoma i astrofizyka z Harvardu Siergieja Gaposczkina. Pracowali razem nad wieloma projektami gwiazd zmiennych.
Praca Payne-Gaposchkina w Harvard College Observatory pozostała nieoficjalna i niepotwierdzona. Żaden z kursów, które prowadziła na Harvardzie, nie był wymieniony w katalogu do 1945 roku. Ponadto widziała, jak kobiety wykonują podstawową pracę w jej dziedzinie. Na zapleczu obserwatorium kobiety pracowały nad obliczeniami potrzebnymi do zmierzenia lokalizacji gwiazd i skatalogowania objętości wyników innych naukowców. Niektórzy z nich zaczynali z dużym talentem naukowym, ale zostali zniechęceni w swoich wysiłkach. Mogli stracić pracę, jeśli wzięli ślub lub narzekali na niskie zarobki. W 1938 Payne-Gaposchkin otrzymał tytuł Phillips Astronomer.
Po II wojnie światowej (1939-1945) nowy dyrektor objął obserwatorium. Wreszcie w 1956 roku, po 31 latach oczekiwania, Payne-Gaposchkin otrzymała tytuł profesora astronomii na Harvardzie, który piastowała do 1966 roku. Była pierwszą kobietą, która została pełnoprawnym profesorem na Harvardzie. W tym samym czasie została pierwszą przewodniczącą wydziału kobiet, kierując w latach 1956-1960 Wydziałem Astronomii Harvardu. Jej własne zmagania jako kobiety na polu zdominowanym przez mężczyzn pomogły Payne-Gaposchkin stać się silnym zwolennikiem młodych studentek.
Osiągnięcia Payne-Gaposchkina w astronomii były liczne. Odkryła skład chemiczny gwiazd. W szczególności odkryła, że wodór i hel to pierwiastki najobficiej występujące w gwiazdach i. dlatego we wszechświecie. Określiła również temperatury gwiazd. Nauczyła się tych rzeczy ze szczegółowych badań i analiz widm gwiazd o wysokiej jasności (Astronomowie używają terminu luminosity do określenia ilości energii, jaką emituje gwiazda). Wiązało się to z analizowaniem światła z gwiazd w odległych galaktykach poprzez przepuszczanie go przez pryzmat. który rozbił go na tęczowy pas kolorów zwany widmem (widma w liczbie mnogiej). Na jednym końcu widma światła widzialnego jest czerwony, kolor o najdłuższej długości fali (odległość między kolejnymi grzbietami fal). Na drugim końcu znajduje się fiolet, który ma najkrótszą długość fali. Widmo światła wysyłanego przez dowolną gwiazdę ma jasne i ciemne linie, które wskazują na skład zewnętrznych warstw i atmosfery gwiazdy. Astronomowie porównali następnie widma światła gwiazd w odległych galaktykach z widmami podobnych gwiazd w naszej rodzimej galaktyce, Drodze Mlecznej.
Obserwacje i analizy gwiazd zmiennych dokonane przez Payne-Gaposchkina i Gaposchkina położyły podwaliny pod wszystkie dalsze prace nad gwiazdami zmiennymi i ich wykorzystaniem do wskazówek dotyczących budowy gwiazd. Gwiazdy zmienne to gwiazdy, które zmieniają swoją jasność. Istnieją cztery główne typy: (1) zmienne pulsujące, (2) gwiazdy wybuchające (zwane również zmiennymi kataklizmicznymi), (3) zaćmieniowe układy podwójne i (4) gwiazdy wirujące.
Zmienne pulsujące zmieniają jasność w miarę rozszerzania się i kurczenia. Pulsują co kilka dni do co 100 dni. Jednym z rodzajów zmiennej pulsującej jest cefeida. Astronomowie nazywają te gwiazdy również cefeidami zmiennymi, ponieważ odkryli pierwszą w gwiazdozbiorze Cefeusza. Payne-Gaposchkin i inni astronomowie mogli określić odległość do zmiennych cefeid, porównując pozorną jasność gwiazd z ich jasnościami. Odkrycia, że inne galaktyki są odległymi układami, które nie są częścią Drogi Mlecznej, dokonano dzięki obserwacji cefeid.
Eksplodujące gwiazdy niespodziewanie wybuchają z tak ogromną energią, że wyrzucają w kosmos ogromne ilości gazu i pyłu. Jeden rodzaj eksplodującej gwiazdy, którą badał Payne-Gaposchkin, nazywa się nowa, w liczbie mnogiej nowe. Te gwiazdy stają się tysiące razy jaśniejsze niż normalnie. Ta jasność może trwać kilka dni, a nawet lat, po czym gwiazda powraca do swojego przyćmionego wyglądu. Niektóre nowe wybuchają raz za razem. Inny rodzaj eksplodującej gwiazdy, zwany supernową, jest tysiące razy jaśniejszy od zwykłej nowej.
Zaćmieniowe układy podwójne to gwiazdy podwójne, składające się z pary gwiazd, które poruszają się wokół siebie. Gwiazdy poruszają się w taki sposób, że jedna okresowo blokuje światło drugiej. To blokowanie zmniejsza całkowitą jasność dwóch gwiazd widzianych z Ziemi. Zaćmieniowe układy podwójne to tylko jeden rodzaj gwiazdy podwójnej.
Od 1966 do 1979 Payne-Gaposchkin pozostała emerytowanym profesorem Harvardu, a od 1967 do 1979 była członkiem personelu Smithsonian Astrophysical Observatory. Napisała wiele książek i podręczników akademickich, a także popularne Stars in the Making (1952) i Stars and Clusters (1979). Przez 20 lat redagowała publikacje Harvard Observatory, w tym czasopisma Bulletin, Circular i Annals, a także książki ukazujące się pod tytułem Harvard Monographs.
Kilka uczelni przyznało tytuły honorowe Payne-Gaposchkin. Królewskie Towarzystwo Astronomiczne wybrało ją na członka, gdy była jeszcze studentką w Cambridge. Została również członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego i Amerykańskiej Akademii Sztuk i Nauk. Wygrała stypendium National Research Council; Medal Absolwenta Stowarzyszenia Absolwentów Radcliffe; Nagroda Annie Jump Cannon Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego; Nagroda im. Henry'ego Norrisa Russella, Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne; Nagroda za zasługi, Radcliffe College; oraz Medal Rittenhouse, Franklin Institute.
Gaposchkinowie mieli troje dzieci, Edwarda, Katherine i Petera. Katherine została astronomem i połączyła siły z matką, aby wspólnie opublikować kilka artykułów. Zredagowała także autobiografię swojej matki Cecilia Payne-Gaposchkin: Autobiografia i inne wspomnienia (1984). Zmarła 7 grudnia 1979 r.
