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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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一旦技术成熟，自然的保守主义论调便会平息下来。人们普遍认为，照片是记录观测的最佳方法。1900年，普林斯顿天文台的天文学家认为，照片提供了“一种永久性的、真实可靠且不带个人的想象和假设上的偏见的记录，它严重破坏了许多肉眼观察记录的权威性”。
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照相术不仅对于准确、客观地记录观察被证明是一项非常宝贵的技术，而且对于探测以前看不见的物体同样显示出其强大的力量。如果一架望远镜指向一个非常遥远的对象，但到达人眼的光可能太微弱以至于无法被感知到，即使望远镜具有较宽的孔径。然而，如果将眼睛替换为照相底板，那么它可以曝光几分钟甚至几个小时，这样，随着时间的推移，就能捕集到越来越多的光。人眼对光的吸收、处理和处置都是瞬间的事儿，然后它又从头开始再来一遍，而照相底片可以持续累积光，经长时间积累建立起明暗对比度较强的图像。
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总之，眼睛具有有限的灵敏度，具有较宽孔径的望远镜能够提高其灵敏度，而同样的望远镜如果加载一个照相底片则更加灵敏。例如，昴星团（或七姐妹星团）包含了七颗肉眼可见的恒星，但伽利略用他的望远镜在这一区域能看到47颗星，而在19世纪80年代末，法国的保罗·亨利和普罗斯珀·亨利兄弟俩对这部分天区进行了长时间的底片曝光，共计录下2326颗恒星。
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处于天文学照相术革命的中心的是哈佛大学天文台。这部分原因是得益于它的第一任主任威廉·克兰奇·邦德，早在1850年，他就拍摄了第一张夜空中织女星的银版照片。此外，业余天文学家亨利·德雷伯——他的父亲约翰·德雷伯曾拍得第一张月球照片——将他个人的财富全数留给了哈佛，以资助对所有可观察到的恒星进行拍摄和编目。
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这促使爱德华·皮克林——1877年成为哈佛天文台主任——开始实施一项百折不挠的天体拍摄计划。在随后的几十年里，该天文台拍摄了50余万幅照相底版，以至于皮克林面临的最大挑战之一是如何建立起一个工业规模的照片分析系统。每块底板都含有数百颗恒星，并且每个斑点都需要对其亮度予以评价，并测定其位置。皮克林招募了一批年轻人来从事这项“计算机”性质的工作，computer这个词最初就是用来形容整理数据并进行计算的人的。
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不幸的是，他很快就变得非常沮丧，因为他的团队缺乏凝聚力，对细节的注意力不集中。一天，当他失去耐心后，他脱口而出：他的苏格兰女仆可以做得更好。为了证明自己的观点，他解雇了所有的男性团队成员，聘请了一批女性“计算程序员”来替代他们，并让他的女佣威廉米娜·弗莱明来负责管理这个团队。弗莱明在移民美国前曾是一名苏格兰的教师，当她怀孕后被丈夫抛弃了，这迫使她不得不找了份女佣的工作。现在，她正带领着一个绰号“皮克林的娘子军”的团队对世界上最大的天文图片集进行审读。
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皮克林对他的自由招聘政策是有过仔细考虑的，在某种程度上说，他是出于现实的动机。妇女通常比她们所替换下的男性更准确和细致，她们还能容忍25～30美分每小时的报酬标准，而男人们则要求50美分。此外，妇女被限定仅从事计算员的工作，没有机会亲自进行观察。这部分是由于望远镜都安置在寒冷黑暗的天文台，这里被认为是不适合女性的工作场所；部分是因为在维多利亚时期，人们对男人和女人深夜里一起工作，盯着浪漫的恒星阵列，有一种易于犯罪的敏感。但至少现在妇女可以检查夜间观测的拍摄结果，对天文学这一在过去很大程度上将她们排除在外的一门学科做出了自己的贡献。
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图43 哈佛的“计算员”在工作，忙于检查照相底版，爱德华·皮克林和威廉米娜·弗莱明在一旁监督。背景墙上挂着两幅图，它们显示出恒星的振荡光变。
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虽然威廉米娜·弗莱明的女性计算员团队只是从事从照片中采集数据的苦差事，使男性天文学家得以进行研究，但不久她们就得出了她们自己的科学结论。日复一日地盯着底片让她们对这些天体有一种亲切的熟悉感。例如，安妮·坎农在1911年到1915年期间大约每个月要编目5000颗恒星，对每一颗星计算其位置、亮度和颜色。她凭借她的实践经验为恒星的系统分类做出了重大贡献，她将星级划分为七个等级（O, B，A, F，G, K，M）。今天的天文学系的本科生仍然要学习这一恒星分类谱系，为了便于记忆，人们将这几个字母编成顺口溜：“Oh, Be A Fine Guy Kiss Me！（哦，是一个不错的家伙-吻我！）”1925年，坎农成为了获得英国牛津大学荣誉博士学位的第一位女性，以示对她做出的这一有见地和艰苦的工作的认可。1931年，她还被选为12位美国最伟大的女性之一，并于同年成为获得美国国家科学院颁发的著名的德雷伯金质奖章的第一位女性。
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坎农在童年时曾遭受猩红热的打击，这让她几乎完全失聪，这一点上很像造父变星的先驱约翰·古德利克。很可能正是听力的丧失让他俩都有一副敏锐的视力来得到弥补，从而使他们能够挑出其他人错过的细节。皮克林团队的最著名的成员，亨丽埃塔·莱维特，也是一位严重耳聋患者。可正是莱维特从底片上看出的特征一劳永逸地解决了大辩论这场争论。她使得天文学家能够测量到星云的距离，她的发现将对未来几十年的宇宙学的发展产生重大影响。
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莱维特于1868年出生在马萨诸塞州的兰开斯特，是一位公理会牧师的女儿。索伦·贝利教授在哈佛大学天文台工作时就认识她，他在谈到她的宗教成长氛围的背景如何塑造了她的性格时这样回忆道：
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她是这个亲密大家庭里的忠实成员，她那无私的友谊、坚定忠实于原则、做事认真、为人真诚的品格，都深受她对宗教和教会的依恋的影响。她有一种能力，能够欣赏别人身上一切有价值的、可爱的地方，她有一种非常阳光的特质——在她看来，所有的生命都如此美丽而富有内涵。