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1892年，莱维特毕业于哈佛大学的拉德克利夫学院，当时，这所学院以传授女子高等教育而著称。在接下来的两年里，她只能呆在家里恢复健康，她得了严重的疾病，可能是脑膜炎，这导致她丧失了听力。健康恢复之后，她成为哈佛大学天文台的一名志愿者，任务是筛选底版和寻找变星，她被指定编制这方面的星表。照相术此时已被用于变星的研究，由于在不同夜晚拍摄的两块感光玻璃底版可以叠起来直接进行比较，因此恒星亮度上的差异更容易被发现。莱维特运用这种新兴技术分析了大部分底版，发现了2400多颗变星，其中大约有一半在她那个年代是已知的。普林斯顿大学的教授查尔斯·杨对此留下了深刻印象，他叫她“变星的恶魔”。
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图44 亨丽埃塔·莱维特，她以哈佛大学天文台志愿者的身份取得了20世纪天文学中最重要的一项突破。
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在各类变星中，莱维特对造父变星情有独钟。在花了几个月对造父变星进行测量和编目之后，她很想知道是什么决定了它们的明暗起伏的节律。为了解开这个谜，她将注意力集中到任何造父变星都具有的两种信息上：它的变化周期和亮度。她的理想目标是，想看看变化周期与亮度之间是否存在什么关系——也许较亮的恒星可能被证明比较暗的恒星有较长的周期，反之亦然。但不幸的是，对亮度数据进行整理似乎没有任何实际意义。例如，表观明亮的造父变星实际上可能是颗暗星，只是因为离得近所以显得亮，而一颗表观上暗的造父变星实际上可能是一颗离得很远的明亮恒星。
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天文学家很早以前就意识到，他们可以察觉的只有恒星的视亮度，而不是它的实际亮度。这种情况似乎令人绝望，大多数天文学家都放弃了，但莱维特的耐心、献身精神和专注力使她有了相当机智和漂亮的高招。她将注意力集中在被称为小麦哲伦星云的恒星形成问题上并取得了突破。这个星云是以16世纪探险家麦哲伦的名字命名的，当时他的环球远航正航行到南半球的海洋上，他记录下这个星云。由于小麦哲伦星云只有从南半球才可见，因此莱维特不得不依靠哈佛设在秘鲁南部的阿雷基帕观测站拍摄的照片。莱维特设法识别出位于小麦哲伦星云中的25颗造父变星。她不知道从地球到小麦哲伦星云的距离，但她估计这应该比较远，而且这个星云中的造父变星彼此间相对较为接近。换言之，所有这25颗造父变星到地球的距离大致相同。而这正是莱维特所需要的：如果小麦哲伦星云的造父变星都处于大致相同的距离上，那么如果一颗造父变星比另一颗更明亮，那一定是因为它内在地就更明亮而不仅仅是表观上更亮。
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小麦哲伦星云的恒星到地球的距离大致相等这一假设虽然是一种信念上的飞跃，但却是一个非常合理的假设。莱维特的思路类似于一个观察者在看天空中的25只鸟，假定鸟与鸟之间的距离相比于到观察者的距离非常小。因此，如果有只鸟看上去要比其他鸟小，那么它可能是真正的小。但是，如果这25只鸟是散布在天空，那么一只看上去比另一只小，并不能让你确信到底是它真的小，还是因为它飞得较远之故。
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图45 这两幅图显示的是亨丽埃塔·莱维特对小麦哲伦星云的造父变星的观察结果。图（a）是亮度（垂直轴）对周期（水平轴）的曲线图，测量的时间单位是天，每个数据点代表一颗造父变星。图中有两条线：一条表示的是每颗变星的最大亮度，另一条表示每颗变星的最小亮度。
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为了有助于理解这幅图，被圈起来的点代表一颗周期大约为65天的造父变星，其亮度在11.4到12.8之间的变化。经过数据点可做出一对平滑的拟合曲线。不是每一个点都位于这两条曲线上，但如果我们给出误差范围，就可知这些曲线似乎对所有数据都是有效的。
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恒星的亮度是根据星等来测量的，这是一种不寻常的测量单位，因为星越亮，星等越低，这就是为什么在垂直标尺上星等会从16变化到11的缘故。另外，星等往往用对数标度来表示。就我们的目的而言没必要定义这样一个对数标度。我们需要知道的是，如果周期也用对数标度来绘制的话，那么亮度与光变周期之间的关系将变得更清晰，如图（b）所示。在图（b）中，所有数据点现在都合理地位于一对直线上，它们表明，造父变星的光变周期与其亮度之间存在简单的数学关系。
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莱维特现在已经做好探索造父变星的亮度与周期关系的准备。她建立了这样一个假设：小麦哲伦星云的每颗造父变星的表观亮度，在与星云中其他造父变星的亮度比较时，都可以作为其实际亮度的真实指示。莱维特画出了这25颗造父变星的视在亮度对光变周期的变化曲线图。其结果是惊人的。图45（a）显示，光变周期较长的造父变星通常更亮，而更重要的是，这些数据点似乎都遵循平滑曲线。图45（b）显示的是同一组数据，但光变周期的标尺做了改变，这样更清楚地揭示了亮度与光变周期之间的关系。1912年，莱维特公布了她的结论：“对于对应于最大值和最小值的两组数据的每一组，都可以画出一条直线，这表明，变星亮度与其周期之间存在简单关系。”
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莱维特发现，一颗造父变星的真正亮度与其视亮度的变化周期之间有严格的数学关系：造父变星的亮度越高，亮度峰值之间的周期就越长。莱维特相信，这个规律可以适用于宇宙中的任何造父变星，她的曲线图可以扩展到包括具有非常长周期的造父变星。这是一个惊人的结果，孕育着宇宙级的重大成果，但它发表时却用了一个过于低调的标题：“小麦哲伦星云的25颗变星的周期”。
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莱维特的发现的力量在于，现在我们可以通过比较天空中任意两颗造父变星来求得它们到地球的相对距离。例如，如果她能在天空的不同部分找到两颗造父变星，它们具有非常相似的周期，那么她就会知道，它们很可能一样亮——图45的预言，特定的周期意味着某种特定的固有亮度。因此，如果这些变星中的一颗比其他变星暗9倍，那么它必然更遥远。的确，如果它暗9倍，那么它的距离必然远3倍，因为亮度随距离的平方而变弱，故有32=9。或者如果一颗造父变星比另一颗暗144倍，而它们的周期非常类似，那么前者必定比后者远12倍，因为122=144。
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但是，尽管天文学家可以利用莱维特的图来校准造父变星的亮度，并建立任何两颗造父变星之间的相对距离，但他们还是不知道它们的绝对距离。他们可以证明，一颗造父变星比如说比另一颗远12倍，但也仅此而已。只有知道了一颗造父变星的实际距离，我们才可能利用莱维特的测量尺来衡量每一个造父变星的距离。
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使得这种可能性得以实现，从而校正造父变星的距离标尺的决定性的观察是由包括哈洛·沙普利和丹麦的埃纳尔·赫茨普龙等天文学家在内的集体努力取得的。他们采用综合技术，包括视差，来测量一颗造父变星的距离，然后将莱维特的研究推广到关于宇宙的最终距离上。造父变星可以用作为宇宙的衡量标准。
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总之，天文学家现在可以通过简单的三个步骤来测量任何造父变星的距离。首先，看它变得有多快，这反映出它实际有多亮；其次，看它表观上有多亮；第三，搞清楚什么距离下会使实际亮度变成这样的视亮度。
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作为一个简单的类比，我们将脉动的造父恒星比作闪烁的灯塔。想象一下，该灯塔闪烁的速度取决于它的亮度（就像一颗造父变星），因此一个3000瓦的灯塔每分钟闪烁3次，而5000瓦的灯塔则每分钟闪烁5次。如果在漆黑的夜晚一个水手在海上看到远处闪烁的灯塔，他就可以通过上述三个步骤来测量它的距离。首先，他计数闪烁的频率，从而他立即获知灯塔的真实亮度。其次，他看看它看上去有多亮。最后，他搞清楚了是多远的距离会使实际亮度变成这样的视亮度。
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另外，水手还可以估计他的船到海边渔村的距离，只要这个渔村是在沿灯塔的视线方向上，因为他可以假设到村子的距离与到灯塔的距离相当。当然实际情形可能是这个村庄坐落在离海岸很远的地方，自然离灯塔也很远，或者灯塔位于突出海岸的礁石上，距离村庄有一段距离，但一般来说，灯塔会靠近村庄，并且估计是相当准确的。同样，一个测定造父变距离的天文学家也可以通过这种方法知道在其附近的其他恒星的粗略距离。这个方法不是万无一失，但它在大多数情况下确实是有效的。
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瑞典科学院的约斯塔·米塔格-莱弗勒教授对莱维特及其造父变星标尺的这种功能印象非常深刻，1924年，他开始以书面方式呼吁，应提名她获颁诺贝尔奖。然而，当他开始研究莱维特目前的科学趣向时，他震惊地发现她已于3年前的1921年12月12日——刚满53岁——死于癌症。莱维特不是那种高调地在世界各地周游出席研讨会的天文学家，而是那种静悄悄地在一边认真研究她的底片的不起眼的研究人员，因此她的过世几乎没有被欧洲注意到。她不仅没能活到看到自己的工作得到认可，而且也从不曾见证自己的工作对星云性质的大辩论所具有的决定性影响。
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泰斗级天文学家
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对莱维特的发现的潜在意义充分加以利用的天文学家是埃德温·鲍威尔·哈勃。哈勃可以说是他那一代人中最著名的天文学家。他于1889年出生在密苏里州，是约翰和珍妮·哈勃的第二个儿子。约翰在农场的一场事故中身受重伤，珍妮——当地医生的女儿——为他进行护理以恢复健康，就这样认识了他。他伤得是如此严重，以至于她刚接手时抱怨说，她“再也不想见到约翰·哈勃了”。但当他痊愈后，她却爱上了他，他们于1884年结婚。
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哈勃的童年大体上是快乐的，只是在他7岁那年出过一次使他身心受到严重创伤的事件。他和他的兄弟比尔一直很不喜欢他们的14个月大的妹妹——喜欢惹人注意的弗吉尼娅，他们决定故意踩她的手指让她哭叫来泄愤。几天后，她患上了严重的无法确诊的疾病，并被病魔夺去了生命。埃德温陷入了困惑和烦乱，深深地责备自己，尽管弗吉尼娅的病与他先前的行为无关。据他的一位姐妹回忆说：“哈勃的心理变得不健康，好在他聪明的父母非常体谅他，才使这种偏执没有成为家里的另一场悲剧。”哈勃特别接近他的母亲，正是她帮助他平稳度过了童年的这场令人不安的事件。
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哈勃与他的祖父——马丁·哈勃——的关系非常亲近。在他8岁生日的那天，马丁送给他一副自己亲手制作的望远镜，从而将他领入到天文学上来。马丁说服了这孩子的父母，让哈勃熬到深夜一起观看密苏里漆黑的夜空中点缀的无数的星星。从此他变得对恒星和行星非常着迷，并灵感突现，写了一篇关于火星的文章发表在当地的报纸上，当时他还只是一个中学生。他的老师哈里特·格罗特小姐充分肯定了哈勃在天文学方面飙升的热情：“埃德温·哈勃将是他那一代人中最有才华的人之一。”大概每一位老师说到自己的得意门生时都会溢美之词不绝于口，但哈勃的情形还真让老师说着了，他切切实实兑现了格罗特小姐的预言。
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哈勃在惠顿学院继续学习，希望能赚取奖学金去一所重点大学。在奖学金即将揭晓的毕业典礼上，督导的宣布让哈勃很震惊：“埃德温·哈勃，4年来我一直在关注你，我从来没有见过你学习10分钟。”在这出堪称最大悲剧的一阵戏剧性沉默之后，他继续道：“这是给你的芝加哥大学的奖学金。”