太陽的龐大質量主要是由氫組成，因此才能提供源源不絕的燃料讓太陽數十億年來持續發出光和熱，孕育出生機盎然的地球。不過直到一九二○年代之前，天文學界從未想過太陽蘊含如此豐富的氫。力排眾議，指出此一事實的竟是一位初出茅蘆的年輕女性。
十九歲的西西莉亞·佩恩（Cecilia H. Payne, 1900－1979）進入劍橋大學就讀時，原本主修物理、化學與植物學，但在聽了愛丁頓爵士來校演講，講述他如何遠赴非洲觀測日蝕時的恆星位置，以驗證愛因斯坦的廣義相對論後，即轉而鍾情於天文學。當時劍橋大學雖然允許女性就讀，卻不授予學位，因此她修完四年的課程後，隨即於 1923 年轉往相對開放進步的美國攻讀博士。
當時透過分析太陽光譜的暗線（夫朗和斐線）已經知道太陽由那些元素組成，但是並不確定這些元素各佔多少比例。理論上，某一元素的比例越高，它的譜線強度也應該越強，只要分析比較譜線強度就能得知元素多寡。但是複雜的夫朗和斐線乍看並無異樣，加上當時普遍認為既然太陽系的天體形成時間都差不多，遵循的物理原理也一樣，也就直接認定太陽的元素比例與地球應無二致。
但聰穎的佩恩已經掌握波耳十年前提出的量子理論，得知光譜上的暗線是電子吸收特定波長的光而躍遷到較高的能階。再應用印度物理學家薩哈（Meghnad Saha）的電離理論，正確指出不同恆星的夫朗和斐線互有差異並非元素成分不同，而是恆星的不同溫度造成元素離子化的程度不一樣所致。
佩恩據此分析太陽與其它恆星的夫朗和斐線後，發現它們的組成元素幾乎全部一樣。更匪夷所思的是，氫與氦占了絕大部分（分別是 71% 與 27%），其它元素總共占不到 2%。這完全違背了當時的認知。她的指導教授特地徵詢當時的天體光譜學權威羅素（Henry Russell），得到的回覆是這結果「顯然不可能」；於是佩恩只好在博士論文最後備註自己的計算「幾乎可以肯定與實際不符」，以讓論文順利過關，而於 1925 年取得博士，成為哈佛大學史上第一位天文博士。
四年後，羅素從不同方向著手也計算出與佩恩同樣的結果，另有兩位天文物理學家也驗證了佩恩的理論，從此天文學家才相信恆星主要由氫與氦所組成；她那篇論文也被譽為天文學領域最重要的博士論文。那個年代，女性在天文學這個領域僅能擔任助理；佩恩的成就證明女性也能獨當一面，提升了女性的地位，也鼓舞更多女性投入天文學研究，她也在 1956 年成為哈佛有史以來第一位獲永久聘書的女教授，稍後又成為哈佛史上第一位女性系主任。
本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。
_(3).jpg){kind=link}