Во 1925 година, Сесилија Пејн работела на својата докторска теза на една од најосновните теми во астрофизиката - составот на ѕвездите.

25-годишната Сесилија влегла во полето на астрофизиката сосема случајно. Таа присуствувала на предавање на Артур Едингтон на „Кебриџ“ во кое се зборувало за неодамнешното откритие кое ја докажало теоријата на релативност на Ајнштајн. Едингтон ѝ помогнал на Сесилија да започне да работи во астрономијата, но во тоа време било потешко за жените да успеат на академско ниво во Велика Британија. Токму затоа, Сесилија се преселила во САД и станала студент на „Харвард“.

Во текот на следните години, таа успеала да ги открие хемиските состојки на ѕвездите. Нејзините откритија, во кои се покажува дека ѕвездите содржат водород и хелиум и само 2% други елементи, биле револуционерни. Дотогаш, научниците биле сигурни дека составот на ѕвездите е сличен како на Земјата.

Дотолку повеќе, постоеле научници кои не ѝ верувале на Сесилија и за нејзините истражувања кажале дека речиси сигурно не се вистински. Секако, тие биле точни. Наскоро, нејзините истражувања биле признаени од страна на астрофизичарите, а таа станала професор на „Харвард“ во 1956 година.