Η Σεσίλια Πέιν-Γκαπόσκιν (10 Μαΐου 1900 – 7 Δεκεμβρίου 1979) ήταν Αγγλο-Αμερικανίδα αστρονόμος. Υπήρξε ο πρώτος άνθρωπος που απέδειξε ότι ο Ήλιος αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ότι το τελευταίο είναι το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν, το 1925.
Γεννήθηκε ως Σεσίλια Χέλενα Πέιν στο Γουέντοβερ της Αγγλίας και ήταν ένα από τα τρία παιδιά των Χέλενα Περτζ (Helena Pertz) και `Εντουαρντ Τζον Πέιν (Edward John Payne). Ο πατέρας της ήταν δικηγόρος του Λονδίνου, ιστορικός και μουσικός, αλλά πέθανε όταν η Σεσίλια ήταν μόλις 4 ετών, υποχρεώνοντας τη μητέρα της να αναθρέψει την οικογένειά της μόνη της. Η Σεσίλια παρακολούθησε το Παρθεναγωγείο του Σεν Πωλ και στη συνέχεια κέρδισε μία υποτροφία για να μελετήσει βοτανική, φυσική και χημεία στο Κολέγιο Νιούναμ του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, το 1919.
Εδώ απέκτησε το ενδιαφέρον της για την αστρονομία, από μία διάλεξη του Άρθουρ Στάνλεϋ Έντινγκτον σχετικά με την αποστολή του στην Αφρική για την παρακολούθηση ολικής εκλείψεως Ηλίου και τη φωτογράφηση αστέρων, το φως των οποίων περνούσε κοντά από τον `Ηλιο με σκοπό τον έλεγχο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας.
Η Πέιν ολοκλήρωσε τις σπουδές της, αλλά δεν της δόθηκε πτυχίο επειδή το Πανεπιστήμιο Κέμπριτζ δεν έδινε τότε ακόμα τίτλους σπουδών σε γυναίκες. Μετά από μία συνάντησή της με τον Χάρλοου Σάπλεϋ, διευθυντή του Αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ (Harvard College Observatory), το οποίο είχε μόλις αρχίσει ένα μεταπτυχιακό πρόγραμμα στην αστρονομία, η Πέιν μετακόμισε στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής το 1923. Αυτό έγινε δυνατό χάρη σε μία υποτροφία για την ενθάρρυνση των γυναικών να σπουδάσουν στο Αστεροσκοπείο. Η πρώτη φοιτήτρια ήταν η Αδελαΐς `Ειμς (Adelaide Ames), το 1922, και η δεύτερη ήταν η Πέιν.
Η πρώτη διδάκτορας
Ο Σάπλεϋ έπεισε την Σεσίλια Πέιν να εκπονήσει κατευθείαν διδακτορική διατριβή και έτσι το 1925 η Πέιν πήρε το διδακτορικό της στην αστρονομία από το Κολέγιο Ράντκλιφ (σήμερα μέρος του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ) για τη διατριβή της με θέμα: Αστρικές ατμόσφαιρες: Συμβολή στην παρατηρησιακή μελέτη υψηλών θερμοκρασιών στα στρώματα αναστροφής των αστέρων.
Ο αστρονόμος Όττο Στρούβε τη χαρακτήρισε ως «αναμφίβολα την πιο ιδιοφυή διδακτορική διατριβή που εκπονήθηκε ποτέ στην αστρονομία». Εφαρμόζοντας τη θεωρία ιονισμού που είχε αναπτυχθεί από τον Ινδό φυσικό Μεγκνάντ Σάχα, η Πέιν κατάφερε να συσχετίσει με ακρίβεια τους φασματικούς τύπους των αστέρων με τις πραγματικές επιφανειακές θερμοκρασίες τους. Απέδειξε ότι οι μεγάλες διαφορές στις αστρικές γραμμές απορροφήσεως οφείλονταν σε διαφορετικούς βαθμούς ιονισμού που συνέβαιναν σε διαφορετικές θερμοκρασίες, και όχι στις διαφορετικές αφθονίες των χημικών στοιχείων της ύλης. Πρότεινε ορθά ότι το πυρίτιο, ο άνθρακας και άλλα κοινά (βαρύτερα του λιθίου) στοιχεία που είχαν ανιχνευθεί στον `Ηλιο υπήρχαν εκεί με τις ίδιες σχετικές αφθονίες όπως πάνω στη Γη, αλλά ότι το ήλιο και ιδιαίτερα το υδρογόνο ήταν πολύ περισσότερο άφθονα (περίπου 1 εκατομμύριο φορές μεγαλύτερο ποσοστό στην περίπτωση του υδρογόνου).
Η διατριβή της Πέιν εδραίωσε έτσι την πεποίθηση ότι το υδρογόνο ήταν το κυριότερο συστατικό των αστέρων. Κατά την εξέταση της διατριβής ο Χένρυ Νόρις Ράσελ απέτρεψε την Πέιν από το να συμπεράνει ότι η σύσταση του `Ηλιου διέφερε από αυτή της Γης, πράγμα που ερχόταν σε αντίθεση με την επικρατούσα τότε άποψη. Ωστόσο, ο ίδιος ο Ράσελ άλλαξε γνώμη 4 χρόνια αργότερα, όταν κι άλλα δεδομένα ανακαλύφθηκαν.
Οικογένεια και προσωπική ζωή
Η Πέιν ήταν η μεγαλύτερη αδελφή του αρχαιολόγου Χάμφρι Πέιν (1902-1936), γνωστού για τις έρευνές του στην Ελλάδα (ο Χ. Πέιν πέθανε στην Αθήνα και ο τάφος του βρίσκεται στον αρχαιολογικό χώρο των Μυκηνών).
Η Σεσίλια Πέιν απέκτησε την αμερικανική υπηκοότητα το 1931.
Σε ένα ταξίδι της στην Ευρώπη το 1933 γνώρισε τον γεννημένο στη Ρωσία Σεργκέι Ι. Γκαπόσκιν ως μετανάστη στη Γερμανία. Τον βοήθησε να πάρει βίζα για τις ΗΠΑ και τον παντρεύτηκε τον Μάρτιο του 1934. Απέκτησαν μαζί τρία παιδιά: τον `Εντουαρντ, την Κάθριν και τον Πήτερ.
Η Πέιν-Γκαπόσκιν παρέμεινε επιστημονικά ενεργή σε όλη τη ζωή της, με ολόκληρη την ακαδημαϊκή της σταδιοδρομία στο Χάρβαρντ. Από το 1927 ως το 1938 ήταν τεχνική βοηθός του Σάπλεϋ. Κάποια εποχή σκέφθηκε να αφήσει το Χάρβαρντ εξαιτίας των περιορισμένων αποδοχών της, καθώς δεν είχε οργανική θέση εκεί. Αλλά ο Σάπλεϋ προέβη σε ενέργειες για να βελτιώσει την κατάστασή της και το 1938 η Πέιν απέκτησε τη θέση «αστρονόμου».
Το 1954 ο νέος διευθυντής, ο Ντόναλντ Μένζελ προσπάθησε επίσης να βελτιώσει τη θέση της Πέιν και τελικά το 1956 της προσφέρθηκε η θέση του καθηγητή πρώτης βαθμίδας. Η Πέιν-Γκαπόσκιν έγινε έτσι η πρώτη γυναίκα καθηγήτρια Α΄ βαθμίδας στην ιστορία της Σχολής Τεχνών και Επιστημών του Χάρβαρντ (Harvard’s Faculty of Arts and Sciences). Αργότερα, με τον διορισμό της στην προεδρία του Τμήματος Αστρονομίας, έγινε και η πρώτη γυναίκα πρόεδρος τμήματος σε ολόκληρο το Πανεπιστήμιο.
Μεταγενέστερες έρευνες
Μετά το διδακτορικό της, η Πέιν μελέτησε αστέρες μεγάλης λαμπρότητας με σκοπό την διακρίβωση της δομής του Γαλαξία μας. Αργότερα, από κοινού με τον σύζυγό της, πραγματοποίησε μία επισκόπηση όλων των αστέρων που ήταν φωτεινότεροι από το δέκατο μέγεθος. Στη συνέχεια ερεύνησε τους μεταβλητούς αστέρες, μεταξύ των οποίων και τους καινοφανείς («νόβες»), εκτελώντας περισσότερες από 1.250.000 παρατηρήσεις μαζί με τους βοηθούς της. Αυτή η έρευνα επεκτάθηκε αργότερα στα Νέφη του Μαγγελάνου, οπότε προστέθηκαν άλλα 2 εκατομμύρια παρατηρήσεων μεταβλητών αστέρων. Αυτά τα παρατηρησιακά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για να διακριβωθούν τα μονοπάτια που ακολουθεί η αστρική εξέλιξη.
Η αξία της σταδιοδρομίας της
Σύμφωνα με τους G. Kass-Simon και Patricia Farnes, η περίπτωση της Πέιν ήταν ένα είδος σταθμού στην ιστορία του Αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ. Υπό τη διεύθυνση του Χάρλοου Σάπλεϋ, το αστεροσκοπείο είχε ήδη προσφέρει περισσότερες ευκαιρίες στην αστρονομία σε γυναίκες από ό,τι άλλα ιδρύματα: Αξιοσημείωτα επιτεύγματα είχαν παρουσιαστεί νωρίτερα από τις Γουιλιαμίνα Φλέμινγκ, Αντόνια Μώρυ, Άνι Τζαμπ Κάνον και Χενριέτα Λήβιτ. Ωστόσο, με το διδακτορικό της Πέιν-Γκαπόσκιν οι γυναίκες εισχώρησαν στον πυρήνα της επιστημονικής έρευνας.
Ο δρόμος που χάραξε εκείνη μέσα στην ανδροκρατούμενη επιστημονική κοινότητα υπήρξε έμπνευση για πολλές.
«Η ανταμοιβή του νέου επιστήμονα είναι η συγκίνηση του να είσαι ο πρώτος άνθρωπος στην ιστορία του κόσμου που είδε ή κατάλαβε κάτι. Τίποτα δεν μπορεί να συγκριθεί με αυτή την εμπειρία… Η ανταμοιβή του ηλικιωμένου επιστήμονα είναι η αίσθηση του ότι έχει δει ένα ασαφές σκίτσο να εξελίσσεται σε μία υπέροχη τοπιογραφία».
—Cecilia Payne-Gaposchkin (δεχόμενη το βραβείο Henry Norris Russell από την Αμερικανική Αστρονομική Εταιρεία)