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卡罗琳·赫歇尔提到的树脂是她哥哥用来作为抛光镜面的材料的。事实上，威廉对建造自己的望远镜感到非常自豪。作为一个望远镜制造者，他完全是自学成才，但他硬是凭借过硬的本领建造了当时世界上最好的望远镜。他的一架望远镜放大倍数可以达到2010倍，而皇家天文学家的最佳望远镜还只能达到270倍。
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对任何望远镜，倍数当然是越高越好，但更重要的是它的集光能力，这可完全依赖于它的孔径，即主反射镜面或透镜的直径。肉眼可以看到的只有几千颗星星，而带大孔径的望远镜则展开一幅全新的前景。像伽利略用的那种非常小的望远镜可以将肉眼看不清的恒星展示在眼前，但对于更暗的星星就没有办法了。具有较宽口径的望远镜则能够捕捉、聚焦星光并将其放大到更高的倍数，这样较暗的、更加遥远的不可见的恒星就变得可见了。
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1789年，赫歇尔建造了一架镜面直径达1.2米的望远镜，它具有当时世界上最大的望远镜的孔径。不幸的是，它有12米长，这使它变得如此笨重，以至于在望远镜被调到正确指向之前，宝贵的观测时间已经错过了。另一个问题是，镜面必须用铜质基架来支撑重量，而这带来的是它很快遭到锈蚀，抵消掉了它出色的聚光能力。1815年，赫歇尔不得不放弃这个怪物，改用小一点的望远镜（孔径0.475米、长6米）进行他此后的大部分观测。这架望远镜在灵敏性和实用性之间取得了平衡。
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图33 在发现了天王星之后，赫歇尔搬到了斯劳，这地方的气候比巴斯更温和，也让他更接近他的赞助人，英王乔治三世。后者授予他每年200英镑的津贴，并资助他建造了创纪录的直径1.2米，长12米的望远镜。
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赫歇尔的一个主要研究项目是利用他的超级望远镜测量数百颗恒星的距离。他采用的粗略假设是，所有恒星发出同等亮度的光，而且观测到的亮度随距离平方的增大而降低。例如，如果一个恒星的距离是另一颗同等亮度恒星的距离的3倍，那么它在望远镜上显示的亮度就只有后者的1/32（或1/9）。反过来也一样，赫歇尔假定，一颗恒星探测到的亮度如果只有另一颗的1/9，那么前者的距离就是后者的3倍。以夜空中最亮的恒星天狼星为参考星，他根据到天狼星的距离——他定义的恒星距离单位，称为秒差距（siriometer）——的倍数，确定了他所测得的所有恒星的距离。因此，一颗恒星，如果其亮度只有天狼星的1/49（或1/72），那么它的距离就是天狼星的7倍，即7个秒差距。虽然赫歇尔知道不可能所有的恒星都一样亮，因此他的方法不是很准确，但他仍然相信，他是在构建一个基本有效的三维天图。
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虽然我们可以合理地认为，恒星在各个方向，在所有距离上应该是均匀分布的，但赫歇尔的数据却强烈暗示，恒星事实上聚集在一个扁平的圆盘上，很像一个圆煎饼。这个巨大的煎饼的直径有1000个秒差距，厚度约100个秒差距。赫歇尔宇宙中的恒星不是延伸到无穷远，而是都包含在一个联系紧密的群落内。想象这种恒星分布的一个方法是将它设想为一个散布着葡萄干的煎饼，每一颗葡萄干代表一颗恒星。
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这种宇宙观与我们看到的夜空的最著名的特征完全契合。如果你想象一下，我们处在煎饼内的某颗恒星上，那么我们将看到，在我们的前后左右都有很多恒星，但在我们的上方和下方，恒星却较少，因为煎饼很薄。因此，鉴于我们在宇宙中的有利位置，我们预料会看到星光都集中在我们周边——事实上从夜空中我们能看到这样的星带（只要你远离城市夜晚明亮的灯光）。古代天文学家非常了解夜空的这一特征。在拉丁语中这条星带叫作银河，意思是“牛奶路”，因为它有一种朦胧的、乳白色的质感。虽然古人看得不是很清楚，但使用望远镜的第一代天文学家则可以看到，这条乳白色的带实际上是由一个个的恒星汇集起来形成的，有些恒星太遥远很难被肉眼看清楚。这些恒星都位于我们周围的煎饼样的平面内。一旦宇宙的煎饼模型被接受，我们很快就知道这个星饼就是我们生活在其中的银河系。
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由于银河系理应包含宇宙中所有的星星，因此银河系的大小实际上就是宇宙的大小。虽然赫歇尔已估计出银河系的直径和厚度分别为1000和100个秒差距，但直到他于1822年去世，他并不知道1个秒差距相当于多少千米。因此他无从知道银河系在绝对意义上的大小。要将秒差距转换成千米数，就需要有人来测量天狼星的距离。实现这一目标的重要一步发生在1838年，这一年德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔成为第一个测量一颗恒星的距离的人。
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恒星距离之谜已困扰了几代天文学家，这个未解决的问题一直是哥白尼日心说的软肋之一。在第1章里我们了解到，如果地球绕太阳运动，那么当我们相隔6个月从太阳的两侧来看同一颗恒星时，显然它的位置会发生改变，这种现象被称为视差。回想一下，如果你竖起手指，用一只眼睛来看它，然后切换到另一只眼睛改变视角来看它，你会感觉到手指在背景下挪了位置。就是说，当观察点移动了位置，那么被观察对象似乎也移动了位置。然而，恒星似乎是固定不动的，这个事实让地球中心说的信徒拿来用以支撑其地球位置不变的信念。而持太阳中心说的人士则指出，恒星视差效应随着距离的增大而减小，因此恒星位置的不易察觉的变化可能只是意味着恒星距离地球一定是遥远得令人难以置信。
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从1810年开始，通过弗里德里希·贝塞尔的努力，这句语义模糊的“遥远得令人难以置信”逐步被证实。当时，普鲁士国王腓特烈·威廉三世邀请贝塞尔在柯尼斯堡建造一座新的天文台。它将装备全欧洲最好的天文仪器，部分原因是英国首相威廉·皮特用他的惩罚性的窗口税毁掉了本国的玻璃制造业，从而使德国成为欧洲领头的望远镜制造商。德国人对镜片制作非常精心，他们发明了新的三透镜目镜，从而减小了色差带来的问题。所谓色差是指，各色光（白光是由各种单色光混合而成的）在通过镜片时由于折射率不同因而有不同的偏折所造成的聚焦上的困难。
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贝塞尔在柯尼斯堡经过28年的磨炼和完善，他的观察最终取得了关键性突破。在考虑了各种可能的误差后，并通过相隔6个月的细致观察，他能够断言一颗叫天鹅座61的恒星位置移动了0.6272角秒，即大约0.0001742°。贝塞尔测得的这个视差非常之小——相当于你轮换两只眼睛来观察一臂之遥处竖起的食指所感觉到的移动……但这里的一臂之遥可是有30千米长！
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图34显示了贝塞尔的测量原理。当地球处于位置A时，他观测天鹅座61时视线方向与日地连线方向呈某个角度。半年后，当地球处于位置B，他再次观测这颗恒星时，他注意到他的视线方向有轻微的移动。通过太阳、天鹅座61和地球三者之间形成的直角三角形，他可以利用三角法来估算这颗恒星的距离，因为他已经知道了日地之间的距离，现在他又知道了这个三角形的一个角。由此贝塞尔的测量表明，天鹅座61的距离为1014千米（100万亿千米）。现在我们知道，他的测量结果大约短了10%，因为现代估计，到天鹅座61的距离为1.08×1014千米，或日地距离的72万倍。正如图34的文字说明中给出的，这个距离相当于11.4光年。
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哥白尼是正确的。星星确实在移动，恒星的“跳跃”之所以迄今为止一直难以察觉，是因为恒星的距离实在遥远得令人难以置信。尽管天文学家以前就知道，恒星肯定非常遥远，但当他们得知天鹅座61的绝对距离后，还是被吓着了。要知道，这还是到地球最近的一颗恒星。为了更清楚地理解这一点，我们不妨将宇宙缩微到我们的太阳系大小，这样，从太阳到冥王星轨道外缘的整个空间就相当于一间房子的大小，而我们到周边恒星的距离仍有几十千米远。很明显，我们银河系的恒星的聚集程度是非常稀松的。
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图34 1838年，弗里德里希·贝塞尔第一次对恒星视差进行了测量。当地球绕太阳从A点移动到B点，近邻恒星（例如天鹅座61）分别从A点和B点观察时出现些许移动。到天鹅座61的距离可以通过简单的三角关系来测量。直角三角形中的锐角=（0.0001742°/2）或0.0000871°，三角形的短边是地球到太阳的距离。
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因此贝塞尔估计，到天鹅座61的距离约为100000000000000千米，现在我们知道，这个距离实际上是108000000000000千米。
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千米作为是恒星距离的测量单位显得太小了，所以天文学家更喜欢用光年作为长度单位，1光年定义为光在一年里走过的距离。1年有31557600秒，光速为299792千米/秒，因此
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1光年=31557600秒×299792千米/秒=9460000000000千米
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这意味着天鹅座61距离地球是11.4光年。光年的概念提醒我们，望远镜起着时间机器的作用。因为光走过任何距离都需要一定的时间，所以我们看到的只是天体的过去。阳光需要8分钟才能照射到我们，所以我们看到的太阳只是它8分钟前的样子。如果太阳突然发生爆炸，我们将在8分钟后才知道这件事。更遥远的恒星天鹅座61有11.4光年远，所以我们看到的只是它11.4光年前的样子。我们通过望远镜看得越远，我们所看到的就越是时间上的过去。
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贝塞尔的同时代人对他的测量结果大加称赞。德国医生兼天文学家威廉·奥伯斯说，这一成果“将我们对宇宙的想法第一次置于一个坚实的基础之上”。同样，约翰·赫歇尔——威廉·赫歇尔的儿子，也是一位著名的天文学家——称这一结果是“实用天文学迄今见过的最伟大、最光荣的胜利”。
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现在，天文学家不仅知道了天鹅座61的距离，而且他们也可以估算出银河系的大小。通过将天鹅座61的亮度与天狼星的亮度进行比较，就能够大概地将威廉·赫歇尔的秒差距单位转换成光年，由此天文学家估计，银河系的跨度有10000光年，厚度有1000光年。事实上，他们将银河系的大小低估了10倍。现在我们知道，银河系的跨度约为10万光年，厚度约10000光年。
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埃拉托色尼曾对他测得的到太阳的距离感到震惊，贝塞尔也对到最近的恒星的距离感到难以置信，但银河系的大小那才叫是真正的压倒性的大。与此同时，天文学家意识到，与假定的宇宙无限大相比，银河系的这种浩瀚还是微不足道的。一点不奇怪，一些科学家已开始琢磨银河系之外的空间是怎么回事。是完全空的吗，还是居住着其他天体呢？
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注意力转向星云，夜空中那些奇妙的光的暗斑。它们看起来与星光的夺目的璀璨有很大的不同。一些天文学家认为，这些神秘天体可能洒满整个宇宙。但大多数人认为它们是我们银河系自身的更现实的实体。毕竟威廉·赫歇尔已经指明，一切都在我们这个薄饼状的银河系之内。