하노버에서 태어나 독일 군악대 대원으로 전쟁에 참여했다가 영국으로 망명하여 작곡가이면서 뛰어난 오보에 연주자 생활을 하고 있는 윌리엄 허셜은 차츰 천문학에 관심을 가지게 되었다. 시간이 지남에 따라 천문학은 단순한 취미에서 점차 가장 중요한 관심사가 되었다. 그래서 천체 관측에 필요한 망원경을 제작하는 방법을 스스로 개발하여 크고 성능이 좋은 망원경을 많이 만들었다. 그때 그의 여동생인 캐롤라인 허셜도 일을 도왔다. 캐롤라인은 허셜의 일을 도울 뿐만 아니라 스스로도 천체를 관측하여 새로운 혜성을 여러 개 찾아내기도 했다. 캐롤라인은 망원경을 만들 때의 허셜의 모습을 다음과 같이 기록해 놓았다. “오빠는 옷을 갈아입을 사이도 없이 망원경 만드는 일을 계속했다. 오빠의 옷소매는 찢어져 있거나 거울을 연마하는 데 사용하는 송진으로 더럽혀져 있었다. (…) 나는 손이 더러워 음식을 집어먹을 수 없는 오빠에게 음식을 떠먹여 주기도 했다.”
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천문대 대장이 된 후에는 별의 위치를 정확하게 결정하기 위한 연구에서 커다란 성과를 거뒀다. 정지해 있는 지구에서 별을 관측하는 것이 아니라 빠르게 달리고 있는 지구에서 별을 관측하므로 별의 위치가 계절에 따라 조금씩 다르게 측정된다. 따라서 여러 계절에 측정한 별의 위치를 이용하여 정확한 위치를 결정하기 위해서는 여러 가지 계산이 필요하다. 천문학뿐만 아니라 수학에도 뛰어난 능력을 지닌 베셀은 별의 위치를 결정하는 방법을 개발했다. 베셀이 쾨니히스베르크 천문대 대장으로 있으면서 이룬 가장 중요한 업적은 백조자리 61번별의 연주 시차를 측정하는 데 성공한 것이다. 연주 시차의 측정은 고대 그리스 천문학자들 이래로 수많은 천문학자들이 시도했지만 성공하지 못한 것이었다. 천문학자들은 연주 시차의 측정이 천문학이 해결해야 할 가장 중요한 숙제라는 것을 잘 알고 있었다. 그런데 베셀이 그 일을 해낸 것이다. 베셀의 연주 시차 측정 성공으로 천문학이 오늘날 우주의 시작과 끝을 이야기할 수 있는 천체물리학으로 발전할 수 있는 기틀이 마련되었다.
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허긴스 부부가 천문학 발전에 기여한 가장 큰 업적은 별에서 오는 빛을 분석하여 별에 대한 정보를 알아내는 방법을 발전시킨 것이다. 별은 아주 멀리 있기 때문에 실제로 별에 가서 자세하게 조사할 수 없다. 따라서 별에서 오는 신호를 분석하여 정보를 얻어야 한다. 멀리 있는 별에서 오는 신호 중에 가장 많은 정보를 담고 있는 것은 빛이다. 천문학자들은 빛을 분석하여 수억 광년이나 떨어져 있는 은하의 구성 성분은 물론 온도나 내부 구조에 대해 자세하게 알아낼 수 있다. 별빛을 분석하여 별의 구성 성분과 별이 멀어지거나 다가오는 속력을 처음으로 알아낸 천문학자가 바로 허긴스 부부였다. 자신들이 세운 천문대에 지름이 20센티미터인 망원경과 빛을 분석하는 장치를 갖춘 허긴스 부부는 1863년, 별빛을 분석하여 별도 지구에 존재하는 것과 같은 원소들로 이루어져 있음을 알아냈다. 그는 오리온자리의 알파별인 베텔게우스가 나트륨·마그네슘·칼슘·철·비스무트와 같은 원소를 포함하고 있다는 것을 알아냈다.