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爱德华·皮戈特的主要兴趣是变星。新星被认为就是一类变星，因为它们发出的光经过很长一段时间的相对微弱后突然爆发，随后又逐渐变回到它们以前的昏暗状态。其他变星的亮度变化则要规则得多，例如英仙座的大陵五，外号“眨眼的恶魔”。这些变星在天文学上之所以很突出，是因为它们直接与古人认为的恒星不变的观点相矛盾，并引起整个学界共同努力来理解是什么导致它们的亮度出现波动。
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在20多岁时，爱德华·皮戈特结识了少年约翰·古德利克。后者是个聋哑人，但对科学产生了浓厚兴趣。在他成长期间，教育工作者首次对聋哑孩子的学校教育问题开展讨论。这使他有幸入学英国第一所为聋哑孩子设立的学校。这所由托马斯·布雷德伍德资助的学校于1760年在爱丁堡开办。学校的良好声誉引得作家兼词典编纂家萨缪尔·约翰逊在1773年前往拜访，在学校他可能遇见过古德利克，当时后者还只是个9岁的小学生。约翰逊对教育聋哑儿童特别感兴趣，因为他在婴儿期曾从他的乳母那里染上肺结核，后来又患上猩红热，两次疾病让他的一只耳朵永远失去了听觉，并伴有弱视。约翰逊对布雷德伍德聋哑学校的深刻印象在他的《西苏格兰岛旅行记》一书中有清晰的反映：
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我走访了这所学校，发现一些学生在等待他们的校长，据说在他进校门时，他们会面带微笑、两眼放光地迎接他，满怀着对新的想法的渴望。一名年轻女子拿着一块石板过来，我在上面写了一个三位数与两位数相乘的问题。她看了看，然后以一种我觉得很漂亮的方式活动着她的手指，但我知道不论这种姿势是艺术还是娱乐，乘出来的结果在相加时一般要分两行写，并要使数位对齐。
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然后，到14岁时，古德利克从布雷德伍德聋哑学校转到沃灵顿学院，在这里他能够与听力正常的学生一起学习。他的老师将他描述为“一个非常宽容的传统的人，一个优秀的数学家”。回到家乡纽约后，他在爱德华·皮戈特的指导下继续他的研究，皮戈特教授他天文学，特别是变星的意义。
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古德利克被证明是一位非凡的天文学家。他天生一副无与伦比的视力和对明暗的灵敏度，能以极高的准确度给出变星逐夜的亮度变化。这是一种了不起的本领，因为他要考虑到大气条件和不同水平的月光的影响，以便获得足够精确的数据。为了有助于衡量变星的亮度，古德利克将变星的亮度与周围非变星的固定亮度做比对。他的第一项研究是观察大陵五从1782年11月至1783年5月之间亮度的微妙变化。他将结果精心绘制成一幅亮度随时间变化的曲线图，图中显示，每过68小时50分钟，该星的亮度达到最低点。大陵五的亮度变化如图40所示。
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图40 变星大陵五的亮度变化是对称的和周期性的，每隔68小时50分钟达到其最小亮度。
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古德利克的大脑和他的视力一样敏锐。通过研究大陵五的亮度的变化规律，他推断，这不是一颗孤独的恒星，而是一个双星——一对相互绕行的恒星，现在我们知道这是恒星的一种比较常见的情形。就大陵五的情形，古德利克提出，其中一颗恒星要比另一颗暗很多，总体亮度的变化是暗星转到了亮星前面，阻挡了后者的光所致，换言之，所述的亮度变化是一种食效应。
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当时古德利克刚满18岁，他关于大陵五的分析——亮度变化模式是对称的，交食是一个对称过程，这个恒星系统通常是明亮的，但有一个相对短暂的昏暗阶段，而这种模式又是食系统的典型行为——完全正确。实际上，大多数变星都可以用这种方式来予以说明。他的工作得到了英国皇家学会的认可。皇家学会向他颁发了久负盛名的科普利奖章，以表彰他做出的当年度最重要的科学发现。三年前，这一荣誉被授予威廉·赫歇尔，而在以后的岁月里，获得此项殊荣的还有门捷列夫（提出元素周期表）、爱因斯坦（在相对论方面的工作），以及弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森（因解开DNA的秘密）。
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食双星的现象是天文学史上的一个重大发现，但它在星云这出戏剧里不起任何作用。可就是古德利克和皮戈特在1784年进行的一组观察结果，最终解决了大辩论所提出的问题。9月10日那天晚上，皮戈特观察到恒星天鹰座η（天桴四）亮度有变化。一个月后的10月10日，古德利克发现造父一的亮度也在变；此前没有人曾注意到这些恒星的变异，但皮戈特和古德利克有一个用于检测亮度微妙变化的诀窍。古德利克绘制了两颗恒星的亮度随时间的变化图，表明天桴四的重复周期是7天，而造父一的周期是5天，所以二者与大陵五相比，变化周期明显要长得多。让天桴四和造父一变得更显著的是它们在亮度变化上的整体形态。
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图41 造父一的亮度变化规律。这种变化是不对称的，变亮时亮度上升迅速，变暗时亮度下降较慢。
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图41显示了造父一的亮度变化图。最显著的特征是缺少对称性。与大陵五的图（图40）显示出一系列的深窄、对称的波谷不同，造父一在短短一天内就爬到峰值亮度，然后在超过四天的时间里逐渐变暗到最低限度。天桴四的亮度变化显示的也是类似的锯齿状或鲨鱼鳍状。这种模式不能由任何类型的食效应来解释，因此两位年轻人认为，必定是这两颗恒星内在的某种东西造成了这种变化。他们决定，天桴四和造父一属于一类新的变星，就是我们现在所称的造父变星。某些造父变星是非常微妙的，如北极星，即北方之星。这是离我们最近的一颗造父变星。威廉·莎士比亚完全不懂这颗恒星的可变性质，他在《凯撒大帝》一剧中让凯撒大声宣布：“但我像北方之星那样是永远不变的。”尽管这颗恒星表示北方这一点是永远不变的，但它的光度在变化，它明暗变化大约每四个晚上为一个周期。
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今天我们知道了造父变星内部所发生的变化，知道了是什么原因导致了其不对称的光变规律以及是什么使得它区别于其他恒星。大多数恒星都处于一种稳定的平衡状态，就是说，恒星巨大的质量总是倾向于在自身引力的作用下向内坍缩，但这种向内的力被恒星内部物质的巨大的热能引起的向外的膨胀压力抵消了。这有点像气球。气球就是处于一种外面的橡胶皮向内收缩与里面的空气压力向外推的平衡状态。将气球在冰箱中过一夜，气球里的空气冷却下来，球内的气压减小，气球收缩，从而达到一个新的平衡状态。
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然而，造父变星不是处在一种稳定的平衡态下，而是处于涨落状态。当造父变星的温度相对较低时，其膨胀力无法抵消引力，从而导致恒星收缩。这种收缩使得处于恒星核心区的燃料被压缩，从而有更多的能量被产生出来加热恒星，恒星受热后又开始膨胀。在膨胀期间及膨胀之后，能量被释放掉，于是恒星又开始冷却和收缩，这个过程就这样不断地循环往复。关键是，收缩阶段压缩了恒星的外层，这导致它变得更加不透明，从而导致造父变星处于昏暗阶段。
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虽然古德利克不清楚造父变星的光变背后的解释，但这种新类型恒星的发现本身就是一项伟大的成就。才21岁，一项新的荣誉就降临到他头上：他被任命为皇家科学院院士。但仅仅过了14天，这位才华横溢的年轻的天文学家便撒手人寰。古德利克死于肺炎，起因是在漫长的寒冷夜晚凝望天空的星星。他的朋友和合作者皮戈特感叹道：“这位非常宝贵的年轻人不在了，他不仅让很多朋友感到遗憾，更将被证明是天文学的重大损失，因为他如此迅速地做出了这些发现就是明示。”职业生涯只持续了几年，古德利克就为天文学做出了杰出贡献。虽然他并没有意识到这一点，但他对造父变星的发现将被证明是终止大辩论和宇宙学的发展关键。
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在接下来的一个世纪里，造父变星的星探们又发现了33颗具有不同的鲨鱼鳍的变星。每一颗的亮度都有增减变化，有时周期不到一个星期，有时会长达一个多月。但是，有一个问题一直困扰着造父变星的研究，即主观性。事实上，这个重要问题在整个天文学领域都普遍存在。如果观察者在天空中看到某个东西，他们不可避免地会带着一定程度的偏见来解释它，特别是如果这种现象很短暂，对它的解释还有赖于记忆。此外，观察只能以文字或草图的形式记录下来，这两者都不可能达到完美的精确度。
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这以后，在1839年，路易斯·达盖尔发明了银版照相技术——一种用化学方法将影像印制在金属板的方法。一时间，盖达尔银版法便风靡世界，人们排着队前来拍照。伴随每一项新的技术，都会有一些批评，正像《莱比锡城广告商》对此归结的那样：“想捕捉短暂影像的愿望不仅是不可能的……而且这一愿望本身就是一种亵渎。上帝按照自己的形象造出了人，绝没有人造的机器可以固定上帝的形象。难道上帝应该放弃他永恒的原则，并允许一个法国人给世界一项恶魔的发明吗？”
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约翰·赫歇尔，威廉的儿子，皇家天文学会的现任会长，是最早采用这项新技术的人之一。在达盖尔公布这项发明后的几个星期内，他便能够复制整个过程，并在玻璃上拍得第一张照片（图42），照片取材于他父亲最大的望远镜，不久之后它便被拆除。他还对改善摄影工序做出过巨大贡献，并创造了诸如“照片”“快照”，以及其他一些像“正片”和“负片”等摄影术语。事实上，赫歇尔只是将拍摄运用到极限，并在努力捕捉极其微弱的天体的过程中开发出新的摄影技术的众多天文学家中的一位。
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图42 约翰·赫歇尔爵士，威廉·赫歇尔的儿子，由著名的人像摄影师朱莉娅·玛格丽特·卡梅伦拍摄。右边是由约翰·赫歇尔本人于1839年拍摄在玻璃上的第一张照片，取景于他父亲的望远镜，图33的铜版画也取材于同一图像。
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摄影为天文学家提供了他们一直寻找的客观性。当赫歇尔试图描述一颗恒星的亮度时，以前他不得不这样写：“长蛇座阿尔法远不如狮子座伽马，也比金牛白塔弱。”这种模糊的随笔现在可以由更加客观和准确的照片来取代了。
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尽管摄影有优势，但传统的保守主义者对这一新技术的影响却持有一定程度的怀疑。素描天文学家就对新技术持谨慎态度，他们担心这项技术会将纯属化学过程的人为痕迹作为新的属性被引入到太空。例如，某些化学残留物会不会有可能被误认为是星云？从今以后，任何报告的观察结果都得被标记上是“肉眼看见的”或“拍摄的”，这样其出处才是明确的。
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