세실리아 페인가포슈킨

세실리아 페인가포슈킨

케임브리지 대학교 뉴햄 칼리지에서 장학금을 받게 되어 입학 후 식물학, 물리학, 화학을 공부했다. 모든 과정을 수료했지만 그는 학위를 받을 수 없었다. 케임브리지는 1948년까지 여성에게는 학위를 수여하지 않았기 때문이다.

하버드 대학교 천문대 대장 할로우 섀플리의 권유로 끝내 박사논문을 쓴 세실리에 헬레나 폐인은 끝내 래드클리프 대학교에서 최초로 천문학 철학 박사 학위를 받았다.

1925년에 제출한 박사학위 논문에서 항성의 구성 성분으로 수소와 헬륨 비율이 상대적으로 높은 것에 대한 설명을 내놓았다. 이 박사 학위 논문은 천문학 역사 상 가장 위대한 박사 학위 논문으로 꼽힌다.

개요

세실리아 페인가포슈킨(영어: Cecilia Helena Payne-Gaposchkin, 1900년 5월 10일 ~ 1979년 12월 7일)은 영국계 미국 천문학자, 천체물리학자이다.

생애

1900년에 엠마 레오노라 헬레나 페인과 에드워드 존 페인 사이에서 태어났다. 아버지는 그녀가 4살이 되던 해에 사망했으며, 그녀의 어머니가 홀로 가족을 부양해야만했다. 1919년에 세인트폴스 여학교를 나와  케임브리지 대학교 뉴햄 칼리지에서 장학금을 받게 되었고, 식물학, 물리학, 화학을 공부했다. 이때 아서 에딩턴의 천문학 강의를 들었으며, 이것은 그녀가 천문학에 관심을 갖는 계기가 되었다. 세실리아는 케임브리지 대학교 뉴햄 칼리지에서 장학금을 받게 되어 입학 후 식물학, 물리학, 화학을 공부했다.

세실리아는 여성들이 천문학 연구를 하는것을 장려하는 하버드 대학교 천문대 대장 할로우 섀플리를 소개받은 뒤, 천문학 공부를 계속하기 위해 1923년에 영국을 떠나 미국으로 떠나게 되고, 그 곳에서 에드워드 찰스 피커링 휘하에서 변광성을 비롯한 천문학 연구를 하고 있었던 애니 점프 캐넌의 여성 관찰팀과 교류하게 된다.

생애

1900년에 엠마 레오노라 헬레나 페인과 에드워드 존 페인 사이에서 태어났다.  아버지는 그녀가 4살이 되던 해에 사망했으며, 그녀의 어머니가 홀로 가족을 부양해야만했다. 1919년에 세인트폴스 여학교를 나와  케임브리지 대학교 뉴햄 칼리지에서 장학금을 받게 되었고, 식물학, 물리학, 화학을 공부했다. 이때 아서 에딩턴의 천문학 강의를 들었으며, 이것은 그녀가 천문학에 관심을 갖는 계기가 되었다. 당시 여성의 학위를 인정하지 않는 영국의 사회 분위기로 인해 케임브리지는 1948년까지 여성에게는 학위를 수여하지 않았고,  그 때문에 케임브리지를 졸업했음에도 학사학위를 받지 못했다.

세실리아는 여성들이 천문학 연구를 하는것을 장려하는 하버드 대학교 천문대 대장 할로우 섀플리를 소개받은 뒤, 천문학 공부를 계속하기 위해 1923년에 영국을 떠나 미국으로 떠나게 되고, 그 곳에서 에드워드 찰스 피커링 휘하에서 변광성을 비롯한 천문학 연구를 하고 있었던 애니 점프 캐넌의 여성 관찰팀과 교류하게 된다.  

섀플리는 페인에게 박사 학위 논문을 쓸 것을 권유하였고 세실리아는 1925년 래드클리프 대학교 에서 박사 학위를 취득한다. 천문학자 오토 스트루베와 벨타 지버그는 세실리아의 논문 「항성 대기」를 두고 "천문학 사상 가장 뛰어난 박사 논문임에 틀림없다"고 평가했으며, 천문학계에서도 가장 우수한 천문학 박사 학위 논문으로 인정받고 있다.

당시의 천문학자들은 항성들이 지구와 같은 원소로 이루어져 있고, 원소 비율도 비슷할 것이라고 생각했다.  그러나 애니 점프 캐넌이 정리한 항성의 목록을 바탕으로, 세실리아는 스펙트럼이 온도에 따라 달라지는 것이 애니 점프 캐넌의 분류체계와 완벽히 일치하는 것을 알아낸다.  이후 세실리아는 인도의 물리학자 메그나드 사하가 발전시킨 이온화 이론을 적용하여 항성의 분광형과 항성의 온도를 정확하게 관계지어, 항성의 스펙트럼에서 발견되는 흡수선이 온도가 달라짐으로 인해 이온화의 양도 달라지기 때문이라는 것을 밝혀냈다. 그녀는 태양의 분광에서 발견되는 규소, 탄소를 비롯한 금속 원소들이 지구의 그것과 같은 상대 비율을 가지지만, 헬륨과 수소가 훨씬 더 많다고 제안했다. 그녀의 논문은 수소가 항성을 구성하는 압도적인 성분이며 금속의 수백배에 달한다고 논하고, 따라서 우주에서 가장 풍부한 원소임을 밝혀냈다.

그러나 당시 세실리아의 논문을 심사하던 당시 미국 천문학계의 1인자 헨리 노리스 러셀은 세실리아의 논문에서 기존의 상식에 위배되는 '태양의 구성 성분이 지구와 다르다는 결론'을 '비논리적 묘사'라고 평가하였고, 세실리아는 모아두었던 근거에도 불구하고 노리스 러셀이 틀릴리가 없다고 생각하여 논문의 마지막에 자신의 연구에 흠집을 내는 문장(불가능한 비율이므로 틀린 것이 확실하다)을 추가하게 된다. 헨리 노리스 러셀은 4년 후 자신이 다른 방법으로 시도한 실험에서 같은 결과가 나오자 즉시 이것은 페인의 발견이라며 그녀의 공로를 인정했다.  

박사 학위를 딴 후에, 페인은 은하계의 구조를 이해하기 위해 높은 휘도의 별들을 연구했다. 후에는 10등급보다 더 밝은 별들을 모두 조사했으며, 그리고 나서 변광성들을 연구했고, 그녀의 조수들과 함께 1,250,000개의 관측을 수행했다. 이 관측은 후에 마젤란 성운으로까지 확장되었으며, 그녀는 2,000,000개의 변광성 관측을 수행했다. 이 자료들은 항성의 진화 경로를 관측하는데 사용되었으며, 1930년에 출간된 두번째 저서 《고광도 항성》(Stars of High Luminosity)의 바탕이 된다.

그녀는 하버드에 남아 평생 과학을 연구했다. 최초에는 그녀에게 공식적인 자리가 없어 1927~1938년 동안은 섀플리의 기술 조수로만 남아있어야 했다. 한때 낮은 임금과 처우로 인하여 하버드를 떠날 것을 고려하였으나, 1938년에 섀플리의 도움으로 공식적으로 "천문학자"로 인정받게 되었으며 1943년에는 미국 예술 과학 아카데미 회원이 되었다.  1956년에 도널드 멘젤이 학장이 되었을 때 그는 페인의 처우를 개선하기 위해 노력하였으며, 그 해에 세실리아는 여성으로서는 최초로 하버드 예술과 과학 학부(Harvard's Faculty of Arts and Sciences)의 종신 교수가 된다.  이후에는 천문학과 학과장이 되어 다시금 여성으로서는 최초로 하버드의 한 학부를 담당하는 사람이 된다. 지도한 학생으로는 헬렌 소여 호그, 조지프 애시브루크, 프랭크 드레이크, 폴 W. 호지 등이 있으며 모두 천문학에 중요한 업적을 남겼다. 게이 인권 운동가 프랭크 카메니의 지도교수이기도 했다.

1966년 대학 일선에서 은퇴하고 명예교수가 되었으며 이후에도 스미스소니언 천체물리학 관측소 회원으로서 연구를 계속하고 20여년 간 하버드에서 진행한 관측을 바탕으로 한 저널과 노트를 남기고 책을 출간하였다.  

페인의 경력은 하버드 대학교 천문대에 일대 전환점을 마련했다.  세실리아 페인 이전에도 하버드 천문대는 이미 다른 기관에 비해 여성에게 많은 기회를 제공하여 많은 업적을 남기고 있었고, 이전 세기의  윌리어미나 플레밍, 안토니아 마우리, 애니 점프 캐넌, 헨리에타 리비트 등은 중요한 천문학적 발견을 이루었다. 하지만 G. Kass-Simon과 Patricia Farnes은 페인이 박사학위를 받게 된 것이야말로 비로소 여성이 "주류"에 진입하게 된 것이라고 평한다. 또한 남초 과학계에도 독보적인 영감을 남김으로써 큰 영향을 주었다. 조안 파인만(리처드 파인만의 여동생, 고체물리학 부문의 박사학위 취득)의 롤모델로도 알려져있다.

저서

• 《고광도 항성》(The Stars of High Luminosity, 1930년)
• 《변광성》(Variable Stars, 1938년)
• 《변광성과 은하 구조》(Variable Stars and Galactic Structure, 1954년)
• 《천문학 개론》(Introduction to Astronomy, 1956년)
• 《은하 신성》(The Galactic Novae, 1957년)

영전(榮典)

• 케임브리지 대학 왕립 천문학 협회 회원 (1923)
• 애니 J. 캐넌 상 최초 수상자 (1934)
• 미국 철학 협회 회원 (1936)
• 미국 과학과 예술 협회 회원 (1936)
• 래드클리프 대학의 Merit 상 수상 (1952)
• 프랭클린 Institute 대학의 천문학자 협회에서 메달 획득 (1961)
• 하버드 대학교 명예 교수 (1967)
• 러트거스 대학, 윌슨 컬리지, 스미스 컬리지, 웨스턴 컬리지, 콜비 컬리지, 펜실베이니아 대학, 펜실베이니아 여성 의과 대학 명예 학위
• 소행성 2039는 그녀의 이름(Asteroid 2039 Payne-Gaposchkin)을 따서 명명

기타

• 칼 세이건이 출연한 13부작 다큐멘터리 《코스모스》 의 리메이크 및 업데이트 버전에 해당하는 내셔널 지오그래픽 채널의 다큐멘터리 《코스모스》(2014)에서 그녀의 이야기를 다뤘다. 해당하는 화수는 8화. 넷플릭스에서 시청할 수 있다.

세실리아와 여성 차별

세실리아 페인가포슈킨은 케임브리지 대학교에서 모든 과정을 수료했지만 그는 학위를 받을 수 없었다. 케임브리지는 1948년까지 여성에게는 학위를 수여하지 않았기 때문이다.박사 학위도 있으며 뛰어난 연구자였지만, 매우 적은 돈을 받았으며 지위도 보장되지 않았다고 한다. 하버드 대학의 학자로 자리잡기까지 매우 오랜 시간이 걸렸다고 한다.

업적

박사학위를 가진 여성 연구자들이 자리를 잡을 수 있는 계기를 마련했으며, 조앤 파인만을 비롯한 많은 여성들에게 '과학자'로서 본보기가 되었다고 한다.

당시의 천문학자들은 항성들이 지구와 같은 원소로 이루어져 있고, 원소 비율도 비슷할 것이라고 생각했다.  그러나 애니 점프 캐넌이 정리한 항성의 목록을 바탕으로, 세실리아는 스펙트럼이 온도에 따라 달라지는 것이 애니 점프 캐넌의 분류체계와 완벽히 일치하는 것을 알아낸다. 이후 세실리아는 인도의 물리학자 메그나드 사하가 발전시킨 이온화 이론을 적용하여 항성의 분광형과 항성의 온도를 정확하게 관계지어, 항성의 스펙트럼에서 발견되는 흡수선이 온도가 달라짐으로 인해 이온화의 양도 달라지기 때문이라는 것을 밝혀냈다. 그녀는 태양의 분광에서 발견되는 규소, 탄소를 비롯한 금속 원소들이 지구의 그것과 같은 상대 비율을 가지지만, 헬륨과 수소가 훨씬 더 많다고 제안했다. 그녀의 논문은 수소가 항성을 구성하는 압도적인 성분이며 금속의 수백배에 달한다고 논하고, 따라서 우주에서 가장 풍부한 원소임을 밝혀냈다.

박사과정을 마친 뒤 세실리아 페인가포슈킨은 우리 은하의 구조를 밝히기 위해 광도가 높은 항성을 연구하기 시작했다. 그리고 나서 변광성 연구로 돌려 조교들과 함께 1,250,000 여회의 관측을 수행했다. 이 작업은 이후 우리 은하를 넘어 마젤란 은하까지 더해져 2,000,000 여회의 변광성 관측이 이루어졌다. 이렇게 해서 얻은 데이터들은 항성 진화의 과정을 파악하는 데 사용되었다. 변광성에 관한 그녀의 관측과 분석은 모든 파생 연구들의 기본이 되었다.

그녀는 하버드에 남아 평생 과학을 연구했다. 최초에는 그녀에게 공식적인 자리가 없어 1927~1938년 동안은 섀플리의 기술 조수로만 남아있어야 했다. 한때 낮은 임금과 처우로 인하여 하버드를 떠날 것을 고려하였으나, 1938년에 섀플리의 도움으로 공식적으로 "천문학자"로 인정받게 되었으며 1943년에는 미국 예술 과학 아카데미 회원이 되었다.  1956년에 도널드 멘젤이 학장이 되었을 때 그는 페인의 처우를 개선하기 위해 노력하였으며, 그 해에 세실리아는 여성으로서는 최초로 하버드 예술과 과학 학부(Harvard's Faculty of Arts and Sciences)의 종신 교수가 된다.  이후에는 천문학과 학과장이 되어 다시금 여성으로서는 최초로 하버드의 한 학부를 담당하는 사람이 된다. 지도한 학생으로는 헬렌 소여 호그, 조지프 애시브루크, 프랭크 드레이크, 폴 W. 호지 등이 있으며 모두 천문학에 중요한 업적을 남겼다. 게이 인권 운동가 프랭크 카메니의 지도교수이기도 했다.

남초 과학계에서 그녀가 보여준 독보적인 업적은 많은 사람들에게 영감을 주었다. 예컨대 세실리아 페인은 천체물리학자 조안 파인만(리처드 파인만의 여동생)의 롤모델이었던 것으로 알려져 있다.

저서

• 《고광도 항성》(The Stars of High Luminosity, 1930년)
• 《변광성》(Variable Stars, 1938년)
• 《변광성과 은하 구조》(Variable Stars and Galactic Structure, 1954년)
• 《천문학 개론》(Introduction to Astronomy, 1956년)
• 《은하 신성》(The Galactic Novae, 1957년)

같이 보기

• 페미위키에 등록된 여성 천문학자들

출처

• 참고자료

위키피디아 ,  / 《코스모스》(2014)

• [1] Wayman, Patrick A. (2002-02-01). "Cecilia Payne-Gaposchkin: astronomer extraordinaire". Astronomy & Geophysics. 43 (1): 1.27–1.29. Bibcode:2002A&G....43a..27W. doi:10.1046/j.1468-4004.2002.43127.x. ISSN 1366-8781.
• [2] Payne, H.; Mackworth-Young, G. (1981). La scultura arcaica in marmo dell'Acropoli. La storiografia della scultura greca del VI sec. A. C. Edited by Arias, P.E. L'Erma Di Bretschneider. p. 79. ISBN 978-88-7062-500-4. Payne, Humfrey Gilbert Garth... figlio unico dello storico Edward John Payne e di sua moglie Emma Leonora Helena Pertz, nipote di Georg Heinrich Pertz, il curatore dei «Monumenta Germaniae Historica», e di James John Garth Wilkinson, il discepolo di Swedenborg."
• [3] Tullberg, Rita McWilliams (1998-09-24). Women at Cambridge. Cambridge University Press. p. 183. ISBN 9780521644648.
• [4] 이러한 여성들에 대한 장려로 인해 페인에 앞서 아델라이드 에이미가 1922년에 하버드 대학교 천문대로 향했다.
• [5] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [6] 지금은 하버드의 한 파트가 되었다.
• [7] Turner, J. (16 March 2001). "Cecilia Helena Payne-Gaposchkin". Contributions of 20th Century Women to Physics. UCLA. Retrieved 2012-10-10.
• [8] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [9] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [10] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [11] Chown, Marcus (2009). We Need to Talk About Kelvin. faber and faber. pp. 99–100.
• [12] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [13] Padman, R. (2004). “Cecilia Payne-Gaposchkin (1900–1979)”. 《Newnham College Biographies》. Newnham College.
• [14] "A friend to the stars: Cecilia Payne-Gaposchkin". epigenesys.eu. Retrieved 2014-09-22.
• [15] 《코스모스》(2014) 에피소드 8화, 태양의 자매들.
• [16] "Members of the American Academy of Arts & Sciences: 1780–2012"
• [17] Wayman, Patrick A. (2002-02-01). "Cecilia Payne-Gaposchkin: astronomer extraordinaire". Astronomy & Geophysics. 43 (1): 1.27–1.29. Bibcode:2002A&G....43a..27W. doi:10.1046/j.1468-4004.2002.43127.x. ISSN 1366-8781.
• [18] "Cecilia Helena Payne-Gaposchkin". How Stuff Works. 2009-04-23. Retrieved 2016-09-10.
• [19] Hockey, T. (2007). Biographical Encyclopedia of Astronomers. Springer. pp. 876–878. ISBN 978-0-387-30400-7.
• [20] “Astronomy Alumni”. Harvard University, Department of Astronomy.
• [21] "Dr. Cecilia H. Payne-Gaposchkin Dies". Washington Post. Retrieved 2016-09-10.
• [22] "Cecilia Helena Payne-Gaposchkin". How Stuff Works. 2009-04-23. Retrieved 2016-09-10.
• [23] G. Kass-Simon, Patricia Farnes
• [24] Hirshberg, C. (2002년 4월 18일). “My Mother, the Scientist”. 《Popular Science》.
• [25] "Rittenhouse Medal Awards". Rittenhouse Astronomical Society. 2010. Retrieved 2012-10-10.
• [26] "(2039) Payne-Gaposchkin = 1974 CA". IAU Minor Planet Center. Retrieved 2016-09-10.