החוקרת שהבינה
ממה עשויה השמש

מדענים שמפרסמים ממצאים יוצאי דופן נאלצים לא אחת להתמודד עם התנגדות בקהילה המדעית, ולהיאבק עם עמדתם. במקרים אחרים, הממצאים כל כך ברורים וההסבר שלהם כל כך משכנע, עד שקל לשכוח שרק לפני זמן קצר כולם חשבו אחרת. במקרים כאלה וההישג פורץ הדרך הופך מובן מאליו, עד שלא תמיד זוכרים מי עומד מאחוריו. זה נכון שבעתיים כשהמדען פורץ הדרך הוא מדענית, בתקופה שבה נשים במדע היו רחוקות מאוד משוויון.

ססיליה פֵּיין (Payne) נולדה ב-10 במאי 1900 בעיירה ונדובר, מצפון מערב ללונדון. אביה היה עורך דין, מוזיקאי והיסטוריון, ואמה הייתה נצר למשפחה גרמנית רמת מעמד. אבל כשהייתה בת ארבע בלבד מת האב, והאם נותרה לבדה עם שלושה ילדים קטנים. כשפיין הייתה בת 12 עברה המשפחה ללונדון, כדי שאחיה הצעיר יוכל ללכת לבית ספר טוב יותר. היא למדה בתיכון קתולי לבנות, שלא הציע כמעט לימודים בתחומים שעניינו אותה – בעיקר מתמטיקה ומדעים – ובסופו של דבר סולקה מהלימודים לאחר שביקשה מכורך ספרים לעטוף בשבילה ספר של אפלטון בכריכה של תנ"ך, כדי שהמורים לא יראו מה היא קוראת באמת. למזלה היא התקבלה בגיל 17 לתיכון אחר, שם המורים ניסו לשכנע אותה להתמקד במוזיקה. אך היא העדיפה את המדעים ובסיום הלימודים זכתה במלגת הצטיינות למכללת ניונהאם – המכללה לנשים של אוניברסיטת קיימברידג'.

בזכות הצטיינותה קיבלה פיין אישור להרכיב לעצמה תוכנית לימודים לא שגרתית, ששילבה כימיה ופיזיקה עם לימודי בוטניקה, תחום שעניין אותה בגלל משיכתה לסיווג וקִטלוג שיטתיים. בקיימברידג' היא זכתה ללמוד מפי כמה מהחוקרים הגדולים של התקופה, בהם ג'וזף ג'ון תומסון, ארנסט רתרפורד וג'יימס צ'דוויק. בסיום השנה הראשונה החליטה לוותר על הבוטניקה, לאחר שהתאכזבה מהלימודים. את שאיפתה למצוא סדר שיטתי החליטה לתעל לתחום אחר ששבה את ליבה – אסטרונומיה, לאחר ששמעה הרצאה של ארתור אדינגטון (Eddington) על תצפית שלו מ-1919 שסייעה לאשש את היחסות הכללית.

פיין מצאה עניין רב בעבודתו האסטרונומית של אדינגטון, וגם הוא העריך את הסטודנטית הנבונה והחרוצה. אולם אפליית הנשים בקיימברידג' פעלה לרעתה: אף שהשלימה את כל הדרישות היא לא הייתה זכאית לתואר, בהיותה אישה, והדרך ללימודים מתקדמים הייתה חסומה בפניה, משום שתחום האסטרונומיה היה שייך אז למחלקה למתמטיקה בקיימברידג', שלא קיבלה נשים כלל. היא הבינה שהדרך היחידה מבחינתה להמשיך לקריירה אקדמית באסטרונומיה הייתה לעזוב את בריטניה.

ב-1922 התארח בקיימברידג' מנהל מִצפה הכוכבים של אוניברסיטת הרווארד האמריקאית, הַרְלוֹ שייפלי (Shapley). גם הרווארד הייתה עדיין רחוקה מלהעניק שוויון מלא לנשים, אבל לפחות היו להן הזדמנויות לעסוק שם במחקר אסטרונומי, גם אם בתפקידים זוטרים יחסית. בין האסטרונומיות הבולטות בהרווארד בתקופה ההיא נמצאות אנני קנון (Cannon), שפיתחה שיטה לסיווג כוכבים, והנרייטה ליוויט (Leavitt), שמצאה דרך לחישוב מרחקים קוסמיים. בהמלצת אדינגטון וחוקרים אחרים קיבלה פיין מלגה ללימודים בהרווארד, וכעבור כמה חודשים חצתה את האוקיינוס האטלנטי מקיימברידג' שבאנגליה לקיימברידג' במסצ'וסטס, כדי לעסוק במחקר אסטרונומי בהדרכת שייפלי.

פחות אפליה מהצד השני של האוקיינוס. פיין בטלסקופ באוניברסיטת הרווארד | מקור: אוניברסיטת הרווארד

תגליות פורצות דרך

התפקיד ששייפלי הועיד לה היה לנסות לחקור את ההרכב הכימי של כוכבים באמצעות ניתוח הרכב האור שהם פולטים. התחום הזה, המכונה סְפֶּקְטְרוֹמֶטְרִיָה, היה אז בחיתוליו, ופיין הייתה האדם הנכון, במקום הנכון ובזמן הנכון. הידע הרב שלה באסטרונומיה, בפיזיקה ובכימיה היה בדיוק מה שנחוץ להתמודדות עם המשימה המאתגרת.

פיין החלה לנתח את מדידות הספקטרום של אור כוכבים שנעשו בהרווארד, ועד מהרה הגיעה לממצאים מפתיעים: היא השתמשה בתובנות החדשות של מכניקת הקוונטים ובידע החדש על מבנה האטום, כדי להסביר מדוע אנו רואים פליטות של אור באורכי גל מסוימים מכוכבים מסוימים. היא גם הראתה שהצבעים השונים של הכוכבים לא נובעים מהרכב כימי שונה, אלא מהטמפרטורה שלהם. "הפתרון שלה היה מבריק ומספק עד כדי כך שהוא ביטל לחלוטין את הבעיה, ובעקבות זאת אסטרונומים נטו לשכוח את גודל ההישג וחשיבותו", כתב היסטוריון המדע אוון גינגריץ' (Gingrich).

שייפלי שכנע את פיין להגיש את ממצאיה כעבודת דוקטורט. היה עליו להתגבר על קשיים בירוקרטיים, כמו העובדה שבהרווארד לא הייתה מחלקה אקדמית לאסטרונומיה פרט למצפה הכוכבים, והיה עליה להגיש את העבודה למחלקה לפיזיקה, שהייתה סגורה עד אז בפני נשים. אבל שייפלי הטיל לעניין את כובד משקלו, ובתחילת 1925, אחרי כשנתיים בלבד של עבודה, הגישה פיין את המחקר, עם הכותרת הפשוטה אטמוספרות של כוכבים, והייתה לאדם הראשון שקיבל תואר דוקטור לאסטרונומיה מאוניברסיטת הרווארד. האסטרונום הנודע הנרי נוריס ראסל (Russell), שהיה גם המנחה של שייפלי, כתב לו, "זו עבודת הדוקטורט הטובה ביותר שקראתי, אולי חוץ משלך [...] התרשמתי במיוחד מההבנה העמוקה של הנושא, בהירות הסגנון וחשיבות הממצאים של פיין". אסטרונום ידוע אחר, אוטו סטרובה (Struve), קבע כי "זו עבודת הדוקטורט המבריקה ביותר שנכתבה אי פעם באסטרונומיה".

אבל בתוך המחקר המבריק של פיין הסתתרה פצצת זמן קטנה. בתקופה ההיא הסברה הרווחת בקהילת האסטרונומים הייתה שכדור הארץ, וכוכבי לכת אחרים , נוצרו מהשכבות החיצוניות של השמש, לכן ההרכב של השמש ושל כוכבים אחרים דומה לזה של קרום כדור הארץ, ועשיר בברזל, צורן (סיליקון) וחמצן. המסקנות מהמדידות של פיין הראו לעומת זאת שהכוכבים מורכבים כמעט רק משני היסודות הקלים ביותר מימן והליום. היה זה ממצא שהאסטרונומים לא היו מוכנים להתמודד איתו. גם פיין עצמה התקשתה להאמין לממצא הזה, ובלחצו של ראסל השמיטה מטבלת השכיחות של היסודות את המימן וההליום וציינה שהממצאים "כנראה אינם אמיתיים".

רק כעבור כמה שנים, נוכח תצפיות נוספות, חזר בו ראסל מעמדתו והחל לתמוך בעמדתה של פיין, בלי להזכיר את התנגדותו הראשונית לממצאים. בעקבות מאמר נרחב שפרסם בעניין, עם אזכור מועט מאוד לעבודתה, השתכנעה הקהילה המדעית כי היקום שלנו מורכב כמעט כולו ממימן והליום. גם במקרה הזה, הממצא המהפכני הפך עד מהרה כמעט מובן מאליו, עד כדי כך שהיה קל לשכוח מי עמדה מאחוריו.

מחקרים שהפכו לאבני יסוד בתחום האסטרונומיה. כמה מספריה של ססיליה פיין-גפושקין

בין הכוכבים

למרות ההצלחה המסחררת של עבודת הדוקטורט שלה, שיצאה לאור גם כספר, אוניברסיטת הרווארד עדיין לא הייתה מוכנה לקבל אישה כחברת סגל מן המניין. שייפלי המשיך להעסיקה בתפקיד זוטר יחסית במצפה הכוכבים, והיא הדריכה תלמידי מחקר באופן לא רשמי ולימדה מדי פעם קורסים אקדמיים – תחת שמו. לזכותו ייאמר כי הוא עשה מאמצים גדולים להעלות את שכרה העלוב ולנסות להשיג לה משרה אקדמית, אך בינתיים בלי הצלחה.

למרות תנאי העבודה המפלים, המשיכה פיין לחקור במלוא המרץ את סודות היקום. מחקריה התמקדו כעת בכוכבים הזוהרים ביותר, וב-1930 היא פרסמה ספר שני, על תכונותיהם הפיזיקליות והרכבם הכימי של כוכבים כאלה.

ב-1933 יצאה לסיור במצפי כוכבים בצפון אירופה. בגרמניה היא פגשה את האסטרונום הרוסי סרגיי גפושקין (Gaposchkin), שנאלץ להימלט מברית המועצות בשל דעותיו הפוליטיות, אבל לאחר עליית הנאצים לשלטון נרדף גם בגרמניה. סיפורו נגע לליבה, ובשובה לארצות הברית הסדירה לו אשרת כניסה ושכנעה את שייפלי לדאוג לו למשרה בהרווארד. לא חלף זמן רב והיא הפכה להיות ססיליה פיין-גפושקין. בני הזוג שיתפו פעולה גם במחקר, וחקרו את תכונותיהם של כוכבים בעלי בהירות משתנה. במקביל הם הביאו לעולם שלושה ילדים, שעסקו כולם באסטרונומיה לפחות בתקופה מסוימת בחייהם.

ב-1938 פרסמו בני הזוג גפושקין מחקר מקיף על הכוכבים המשתנים. באותה שנה זכתה פיין-גפושקין סוף סוף לצדק, וקיבלה משרת חוקרת מן המניין בהרווארד. בני הזוג המשיכו לחקור את הכוכבים המשתנים, ובשנים הבאות סרקו בעזרת סטודנטים ועוזרים יותר ממיליון ורבע כוכבים כאלה.

התשוקה של פיין לקִטלוג ולסיווג מצאה מענה בעבודתה היסודית על סוגי הכוכבים המשתנים, ו"גברת ג'י", כפי שכינו אותה באוניברסיטה, נחשבה לאנציקלופדיה מהלכת בנושא. אף שלא נטתה לגבש תיאוריות פורצות דרך, הנתונים שסיפקה לאסטרונומים שימשו לגיבוש תובנות רבות על היקום באמצע המאה ה-20.

שיתוף פעולה מדעי וזוגי: פיין-גפושקין באוניברסיטה ב-1946 עם סרגיי ושניים מילדיהם | מקור: אוניברסיטת הרווארד

סגירת מעגל

ב-1956 עשתה פיין-גפושקין היסטוריה: היא הפכה להיות האישה הראשונה שקיבלה דרגת פרופסור באוניברסיטת הרווארד, והראשונה שמונתה לראש מחלקה באוניברסיטה היוקרתית. היא המשיכה לעבוד ולפרסם ספרים, לבד ועם בעלה, רבים מהם הפכו לספרי יסוד בתחום האסטרונומיה. כמה מתלמידי המחקר שלה הפכו לאסטרונומים מובילים בזכות עצמם, בהם הלן סויר-הוג (Sawyer-Hogg), פרנק דרייק (Drake) ופול הודג' (Hodge), וגם פרנק קמני (Kameny), שהודח לאחר מכן מתפקיד אסטרונום בצבא האמריקאי עקב היותו הומוסקסואל, והפך לאחת הדמויות הבולטות במאבק לשוויון של הקהילה הגאה בארצות הברית.

ב-1966 פרשה פיין-גפושקין לגמלאות, אבל המשיכה לעבוד בהרווארד כגמלאית, וכן במוסדות אחרים, עד מותה ב-1979. אף שבמשך השנים היא הועסקה בתנאים מקפחים ובשכר נמוך, היא זכתה בהמשך בפרסים ובאותות הוקרה על תרומתה לאסטרונומיה, ואפילו אסטרואיד קרוי על שמה. אולי סגירת המעגל המעניינת ביותר הייתה ב-1976, כשהאגודה האמריקאית לאסטרונומיה העניקה לה את האות היוקרתי שלה: משרת המרצה השנתית על שם הנרי ראסל, שהתנגד בראשית הדרך לממצאים של פיין ואחר כך ניכס אותם לעצמו.

לפני מותה הספיקה פיין-גפושקין לסיים כתיבת אוטוביוגרפיה, שגם יצאה בהמשך כספר, שבה תיארה את מסע חייה הארוך, בין גילויים מרתקים לקידום איטי ומתסכל והכרה מעטה. אחד הדברים שכתבה מסכם אולי טוב יותר מכל את חיי המדע: "אנשים צעירים, ובעיקר נשים צעירות, מבקשים את עצתי. הנה היא, לפי ערכה: אל תפנו לקריירה מדעית בחיפוש אחר תהילה או כסף. יש דרכים קלות וטובות יותר להשיג אותם. פנו לקריירה כזאת רק אם זה הדבר היחיד שיספק אתכם, כי קרוב לוודאי שלא תקבלו שום דבר אחר. גמולכם יהיה התרחבות האופק ככל שתעפילו גבוה יותר, ואם תגיעו אל ההישג הזה, לא תבקשו עוד שום דבר אחר".