Payne-Gaposchkin, Cecilia Helena (1900-1979) was een in Engeland geboren astronoom die een autoriteit werd op het gebied van variabele sterren (sterren die van helderheid veranderen) en de structuur van het Melkwegstelsel. Ze was een van de eerste vrouwen die doorgroeide naar de rang van professor aan de universiteit van Harvard en de eerste vrouw die daar een afdeling leidde.

Cecilia Helena Payne werd geboren op 10 mei, 1900, in Wendover, Engeland. Ze ging in 1919 naar de universiteit van Cambridge. Als vrouw op het gebied van astronomie, Payne ontmoette veel obstakels. Een vooraanstaand hoogleraar, Ernest Rutherford, wiens werk hielp de structuur van het atoom te onthullen, maakte grapjes over Payne als de enige vrouw in zijn lezingen, de mannelijke studenten aan het lachen maken. Hoewel ze zich geïntimideerd voelde, haar liefde voor astronomie zorgde voor haar succes. Ze raakte bevriend met de jonge Britse astronoom Arthur Stanley Eddington, die haar aannam als bijlesstudent. Eddington ging pionieren in het onderzoek naar de interne structuur van sterren.

Payne voltooide haar studie in Cambridge in 1923, het behalen van een BA diploma in 1923. Aangezien een vrouw in die tijd alleen "de titel van een graad kon behalen, Payne zeilde in 1923 aan boord van de Caronia naar de Verenigde Staten om meer kansen te zoeken. Dat jaar, ze begon te studeren aan Radcliffe College, een privéschool voor vrije kunsten voor vrouwen in Cambridge, Massachusetts, met nauwe banden met de universiteit van Harvard.

Niet lang voordat Payne naar Amerika kwam, de directeur van het Harvard College Observatorium, Harlow Shapley, was begonnen met een astronomieprogramma om vrouwen aan te moedigen om aan het Observatorium te studeren. De eerste student was Adelaide Ames, in 1922, en de tweede student was Payne. Payne werkte veel bij het Observatorium, en Shapley werd haar scriptieadviseur. In twee jaar, ze behaalde een Ph.D. graad in astronomie van Radcliffe, het eerste doctoraat voor onderzoek aan het Harvard Observatory. Harvard had nog geen doctoraatsprogramma in het veld opgezet. Ze werd ook de eerste vrouw die een doctoraat in de astronomie behaalde aan Radeliffe.

Haar werk ging over de atmosfeer van sterren. Ze diende haar Ph.D. proefschrift - dat het boek Stellar Atmospheres werd - aan Radcliffe College in 1925. De in Oekraïne geboren Amerikaanse astrofysicus Otto Struve noemde het proefschrift van Payne “ongetwijfeld de meest briljante Ph.D. proefschrift ooit geschreven in de astronomie.” Struve, die veel hebben bijgedragen aan de studie van sterren, stond vooral bekend om zijn onderzoek naar de spectra van sterren.

Van 1927 tot 1938, ze werkte als Shapley's technisch assistent bij het Harvard Observatory. Shapley weerhield Payne er vaak van om nieuwe elektronische apparatuur te gebruiken. en hij was verantwoordelijk voor het weghouden van haar naam uit de Harvard- of Radcliffe-catalogi. Ze hoorde jaren later dat hij haar salaris betaalde uit 'apparatuurkosten'. 1934, verwees de Amerikaanse astronoom Henry Norris Russell naar Payne toen hij schreef dat de beste kandidaat in Amerika om zijn opvolger te worden aan de Princeton University “helaas, is een vrouw!” Russell was zeer invloedrijk in de groei van de theoretische astrofysica in de Verenigde Staten en was van 1912 tot 1947 directeur van het observatorium aan de Princeton University. Noch Harvard, noch Princeton zou een vrouwelijk faculteitslid hebben overwogen.

Ook in 1934, Payne trouwde met de in Rusland geboren Harvard-astronoom en astrofysicus Sergei Gaposchkin. Ze werkten samen aan vele variabele sterprojecten.

Het werk van Payne-Gaposchkin aan het Harvard College Observatory bleef onofficieel en niet erkend. Geen van de cursussen die ze aan Harvard doceerde, stond tot 1945 in de catalogus. ze zag hoe vrouwen het grommende werk deden in haar vakgebied. In de achterkamers van het observatorium, vrouwen werkten aan de berekeningen die nodig waren om de locaties van sterren te meten en de volumes van de resultaten van andere wetenschappers te catalogiseren. Sommigen van hen waren begonnen met hoog wetenschappelijk talent, maar waren ontmoedigd in hun inspanningen. Ze zouden hun baan kunnen verliezen als ze zouden trouwen of als ze klaagden over hun lage salaris. In 1938 kreeg Payne-Gaposchkin de titel van Phillips-astronoom.

Na de Tweede Wereldoorlog (1939-1945), een nieuwe directeur nam het observatorium over. Eindelijk, in 1956, na 31 jaar wachten, Payne-Gaposchkin kreeg de titel van vaste hoogleraar astronomie aan Harvard, een functie die ze tot 1966 bekleedde. Ze was de eerste vrouw die een vaste aanstelling kreeg aan Harvard. Tegelijkertijd, ze werd de eerste vrouwelijke afdelingsvoorzitter, van 1956 tot 1960 hoofd van de afdeling Astronomie van Harvard. Haar eigen strijd als vrouw in een door mannen gedomineerd veld hielp Payne-Gaposchkin een groot voorstander te worden van jonge vrouwelijke studenten.

Payne-Gaposchkin's prestaties in de astronomie waren talrijk. Ze ontdekte de chemische samenstelling van sterren. Vooral, ze ontdekte dat waterstof en helium de meest voorkomende elementen zijn in sterren en. daarom, in het universum. Ze bepaalde ook stellaire temperaturen. Ze leerde deze dingen van gedetailleerde studie en analyse van de spectra van sterren met een hoge helderheid, (Astronomen gebruiken de term helderheid voor de hoeveelheid energie die een ster afgeeft.) Dit omvatte het analyseren van licht van sterren in verre sterrenstelsels door het door een prisma te leiden, die het opdeelde in een regenboogachtige band van kleuren die een spectrum wordt genoemd (meervoud spectra). Aan het ene uiteinde van het spectrum van zichtbaar licht is rood, de kleur met de langste golflengte (afstand tussen opeenvolgende golftoppen). Aan de andere kant is violet, die de kortste golflengte heeft. Het lichtspectrum dat door een ster wordt uitgezonden, heeft heldere en donkere lijnen die de samenstelling van de buitenste lagen en atmosfeer van de ster aangeven. De astronomen vergeleken vervolgens de spectra van het licht van de sterren in de verre sterrenstelsels met spectra van soortgelijke sterren in ons eigen sterrenstelsel, De melkweg.

De waarnemingen en analyses van veranderlijke sterren door Payne-Gaposchkin en Gaposchkin legden de basis voor al het volgende werk aan veranderlijke sterren en hun gebruik voor aanwijzingen voor de structuur van sterren. Variabele sterren zijn sterren die van helderheid veranderen. Er zijn vier hoofdtypen:(1) pulserende variabelen, (2) exploderende sterren (ook wel catastrofale variabelen genoemd), (3) verduisterende binaire bestanden, en (4) roterende sterren.

Pulserende variabelen veranderen in helderheid als ze uitzetten en krimpen. Ze pulseren om de paar dagen tot elke 100 dagen. Een type pulserende variabele is de Cepheïde. Astronomen noemen deze sterren ook wel Cepheïdenvariabelen omdat ze de eerste in het sterrenbeeld Cepheus hebben ontdekt. Payne-Gaposchkin en andere astronomen konden de afstand tot Cepheïden bepalen door de schijnbare helderheid van de sterren te vergelijken met hun lichtsterkte. De ontdekking dat andere sterrenstelsels verre systemen zijn die geen deel uitmaken van de Melkweg, werd gedaan door cepheïden te observeren.

Exploderende sterren barsten onverwachts uit met zo'n enorme energie dat ze enorme hoeveelheden gas en stof de ruimte in slingeren. Een type exploderende ster die Payne-Gaposchkin heeft bestudeerd, wordt nova genoemd, meervoud nova. Deze sterren worden duizenden keren helderder dan normaal. Deze helderheid kan enkele dagen of zelfs jaren aanhouden, en dan keert de ster terug naar zijn vage verschijning. Sommige nova's exploderen keer op keer. Een ander type exploderende ster, een supernova genoemd, is duizenden keren zo helder als een gewone nova.

Verduisterende dubbelsterren zijn dubbelsterren, bestaande uit een paar sterren die om elkaar heen bewegen. De sterren bewegen op zo'n manier dat de ene periodiek het licht van de andere blokkeert. Deze blokkering vermindert de totale helderheid van de twee sterren gezien vanaf de aarde. Verduisterende dubbelsterren zijn slechts één soort dubbelster.

Van 1966 tot 1979, Payne-Gaposchkin bleef emeritus hoogleraar aan Harvard, en van 1967 tot 1979 was ze staflid van het Smithsonian Astrophysical Observatory. Ze schreef veel academische boeken en studieboeken, evenals de populaire Stars in the Making (1952) en Stars and Clusters (1979). Al 20 jaar, ze redigeerde de publicaties van het Harvard Observatory, waaronder de tijdschriften Bulletin, Circulaire, en Annalen, evenals boeken die verschenen onder de titel Harvard Monographs.

Verschillende hogescholen hebben Payne-Gaposchkin eredoctoraten uitgereikt. De Royal Astronomical Society koos haar tot lid toen ze nog studeerde aan Cambridge. Ze werd ook lid van de American Astronomical Society, Amerikaanse Filosofische Vereniging, en de Amerikaanse Academie van Kunsten en Wetenschappen. Ze won een National Research Council Fellowship; Graduate Medal van de Radcliffe Alumnae Association; Annie Jump Cannon Award van de American Astronomical Society; Henry Norris Russell-prijs, Amerikaanse Astronomische Vereniging; onderscheiding van verdienste, Radcliffe College; en de Rittenhouse-medaille, Franklin Instituut.

De Gaposchkins hadden drie kinderen, Eduard, Katherine, en Pieter. Katherine werd een astronoom, en werkte samen met haar moeder om samen verschillende kranten te publiceren. Ze bewerkte ook de autobiografie van haar moeder, Cecilia Payne-Gaposchkin:een autobiografie en andere herinneringen (1984). Ze stierf op 7 december, 1979.