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Um novo capítulo -

Por milhares de anos, as estrelas serviram como ferramentas de navegação, inspiração para mitos e fontes de maravilhas. Mas, em 1925, uma descoberta inovadora de uma estudante de pós-graduação chamada Cecilia Payne revelou a verdadeira natureza dos pontos brilhantes de luz no céu.

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Uma pioneira em astronomia -

Payne foi uma jovem cientista prodigiosa cujo pensamento inovador aos 24 anos remodelou a forma como o universo era compreendido. Seu trabalho desafiou ideias há muito estabelecidas e se tornou um passo crucial na pesquisa astrofísica.

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Uma diferença de opinião -

Enquanto muitos cientistas da época acreditavam que as estrelas (incluindo o nosso próprio Sol) eram feitas de metais pesados ​​semelhantes à Terra, Payne acreditava que elas tinham uma composição química completamente diferente. Ela postulou que hidrogênio e hélio eram os elementos primários encontrados nas estrelas. Mas como ela conseguiu provar isso?

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Superando barreiras na ciência -

Como qualquer hipótese científica que fosse contra o dogma da época, a pesquisa de Payne enfrentou ceticismo significativo. Mas, por ser uma jovem mulher no campoda astronomia, dominado por homens, ela sentiu essas tensões ainda mais.

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Os primeiros passos da humanidade -

No século XVII, a humanidade começou a construir telescópios que permitiam aos humanos observar estrelas mais de perto. Como resultado, muitas observações foram feitas sobre esses pontos de luz, incluindo que eles tendiam a se agrupar em "nebulosas" semelhantes a nuvens.

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Luz dispersa -

No século XIX, as pessoas começaram a usar prismas em um processo conhecido como espectroscopia, que espalha a luz solar incidente em um arco-íris de cores. Mais tarde, astrônomos colocaram esses prismas em telescópios na esperança de registrar e analisar a luz das estrelas.

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Abrindo novas portas -

A invenção da espectroscopia no século XIX permitiu que cientistas quebrassem a luz das estrelas em cores distintas que então interagiriam com uma placa de vidro fotográfico revestida em uma emulsão. Quando fótons de luz tocassem a emulsão, marcas escuras apareceriam. Essas seriam basicamente as assinaturas de estrelas distantes.

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Uma nova invenção -

Ao colocar prismas em telescópios, os astrônomos revelaram padrões que sugeriam a composição química das estrelas, embora muitos ainda acreditassem que elas compartilhavam a composição elementar da Terra.

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Primeiros equívocos -

Nessa época, os cientistas presumiram que as estrelas continham os mesmos materiais que a Terra por causa das similaridades nos padrões espectrais em placas de emulsão. Essa crença permaneceu incontestável até que o trabalho de Payne demonstrou a abundância esmagadora de hidrogênio e hélio nas estrelas.

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Início da vida de Cecilia Payne -

Nascida em Wendover, Inglaterra, em 10 de maio de 1900, Cecilia Payne perseguiu sua paixão pela ciência e pela música na adolescência antes de ganhar uma bolsa de estudos para estudar no Newnham College, na Universidade de Cambridge, em 1919.

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Mentoria e educação -

Inicialmente, Payne estudou botânica, mas rapidamente mudou para física em seu primeiro ano. Sua educação em física atômica aconteceu por causa de Ernest Rutherford (que descobriu que todo átomo tem um núcleo carregado positivamente) e Niels Bohr (que explorou o comportamento de elétrons orbitando esse núcleo).

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Inspirada pela relatividade de Einstein -

O interesse de Payne pela astronomia surgiu após assistir à palestra de Arthur Eddington em 1919, onde ele verificou a então novíssima teoria da relatividade geral de Einstein usando dados de eclipses solares. As imagens que ele capturou das estrelas pareciam mostrar suas posições mudando no céu, já que a gravidade do Sol estava puxando sua luz estelar e alterando seus caminhos.

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Encontrando oportunidades do outro lado do oceano -

Depois de ter negadas todas as oportunidades acadêmicas na Inglaterra, Payne mudou-se para os Estados Unidos em 1923. Ela começou seus estudos de pós-graduação no Observatório da Universidade de Harvard , uma das poucas instituições que aceitava mulheres na área de astronomia. Foi lá onde fez sua descoberta revolucionária.

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Mulheres na astronomia -

Em Harvard, a maioria das mulheres na astronomia era relegada a papéis como "computadores", realizando cálculos e analisando a luz das estrelas. Payne quebrou esse molde ao perseguir pesquisas independentes, avançando além das restrições impostas às suas colegas mulheres.

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Análise pioneira em espectroscopia -

Payne rejeitou as sugestões de seu mentor para replicar trabalhos anteriores e, em vez disso, analisou décadas de dados espectroscópicos intocados. Na época, nenhum outro instituto no mundo tinha tantas placas de emulsão quanto Harvard, todas preservando assinaturas de estrelas.

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Avanços -

Na época em que Payne começou a conduzir pesquisas em Harvard, os cientistas já tinham descoberto a fonte dos padrões vistos nas placas de espectroscopia. Eles eram atribuídos aos níveis de energia variáveis ​​dos elétrons enquanto giravam em torno do núcleo de um átomo e emitiam ou absorviam luz.

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A luz e seu comportamento -

Curiosamente, a cor da luz sempre corresponde a um átomo específico. Por exemplo, átomos de carbono sempre emitiriam ou absorveriam a mesma quantidade de luz, mas isso seria diferente dos átomos de outros elementos.

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O papel da física atômica -

Payne utilizou esses avanços atualizados na física atômica para analisar a luz das estrelas. Ela conectou o comportamento dos elétrons nos átomos às linhas espectrais observadas nas estrelas, o que forneceu uma imagem mais clara de seus processos químicos e físicos.

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Colaborando com Meghnad Saha -

Payne integrou os insights do físico indiano Meghnad Saha (foto) sobre o comportamento dos gases sob condições extremas, permitindo-lhe calcular como as temperaturas e pressões nas estrelas podem afetar os padrões espectrais.

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Decifrando a luz das estrelas -

Ao analisar espectros de luz estelar da superfície das estrelas, Payne identificou regiões em branco onde gases como hidrogênio e hélio absorviam luz. Isso a ajudou a calcular a abundância de elementos nas estrelas e, finalmente, revelar sua verdadeira e esmagadora composição.

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Hidrogênio e hélio -

A pesquisa de Payne demonstrou que hidrogênio e hélio são muito mais abundantes nas estrelas do que qualquer elemento mais pesado. Essa descoberta desafiou crenças anteriores e reformulou a compreensão dos cientistas sobre a composição química do universo.

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Compreendendo a física das estrelas -

O trabalho de Payne revelou como as pressões e temperaturas extremas dentro das estrelas influenciam seus padrões de luz. Ela finalmente concluiu sua tese em 1925, e obteve seu doutorado em astronomia no processo.

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Resistência dos principais astrônomos -

Na época de Payne, havia muitos desafios que os cientistas (especialmente as mulheres) enfrentavam sempre que contestavam o dogma científico. Apesar do brilhantismo de sua tese, Payne enfrentou fortes críticas, particularmente de Henry Norris Russell, um astrônomo proeminente que duvidava de suas descobertas.

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Provas -

Apenas quatro anos após a tese de Payne, Henry Norris Russell deu o braço a torcer e confirmou as conclusões dela, validando as alegações da astrônoma sobre a composição elementar das estrelas. Esse reconhecimento consolidou o trabalho de Cecilia Payne como uma pedra angular da astrofísica moderna.

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Uma tese de relevância duradoura -

A tese de 200 páginas de Payne ainda é considerada uma obra-prima da pesquisa astronômica. Sua precisão, atenção aos detalhes e conclusões transformadoras inspiraram gerações de cientistas a explorar as estrelas com maior compreensão.

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Decodificando o ciclo de vida de uma estrela -

Por meio de sua pesquisa, Payne abriu caminho para que os cientistas entendessem não apenas como as estrelas evoluem (desde sua formação até suas mortes explosivas ou desaparecimentos silenciosos), mas também como sua energia é transferida através de suas camadas externas.

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Uma acadêmica dedicada -

Após obter seu doutorado em 1925, Cecilia Payne dedicou toda sua carreira acadêmica a Harvard. Como mulher, ela foi impedida de se tornar professora, e então passou muitos anos em empregos de pesquisa mal pagos, apesar de sua tese esmagadoramente bem-sucedida.

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Conquistas -

Em 1956, Payne finalmente abriu novos caminhos em Harvard ao se tornar a primeira professora mulher da universidade e a primeira mulher a presidir um departamento. Anteriormente, a primeira mulher a ser admitida no corpo docente de Harvard foi Alice Hamilton em 1919, mas ela só manteve um papel como professora assistente.

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A humanidade da descoberta -

A jornada de Payne é um lembrete do esforço humano por trás da ciência. Sua curiosidade, coragem e intelecto ilustram como uma única mente inquisitiva pode transformar nossa compreensão do mundo natural e do lugar da humanidade dentro do cosmos.

Fontes: (National Geographic) (Britannica) (American Museum of Natural History) (American Physical Society)

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