pozorovaní a analýzy premenných hviezd urobených Payne-Gaposchkin a Gaposchkin položil základ pre všetky nasledujúce práce na premenných hviezd a ich použitie pre kľúče k štruktúru hviezd. Premenné hviezdy sú hviezdy, ktoré menia ich jas. Tam sú štyri hlavné typy :. (1) pulzujúci premenné, (2) vybuchujúce hviezdy (tiež volal kataklyzmatické premenné), (3) zatieňovať binárky, a (4) rotujúce hviezdy
pulzujúca premenné zmeny jasu, ako sa rozťahujú a zmršťujú. Oni pulzujú každých pár dní na každých 100 dní. Jeden typ pulzujúceho premennej je Cepheid. Astronómovia tiež volať tieto hviezdy cefeidy premenné, pretože sa objavil prvý v súhvezdí Cepheus. Payne-Gaposchkin a ďalšie astronómovia mohol povedať vzdialenosť Cepheid premenné porovnaním zdanlivú jasnosť hviezdy s ich žiarivý výkon. Objav, že ďalšie galaxie sú vzdialené systémy, ktoré nie sú súčasťou Mliečnej dráhy bola vykonaná pozorovaním cefeidy.
vybuchujúce hviezdy nečakane prasknúť s takou ohromnou energiu, že sa vrhnúť obrovské množstvo plynu a prachu do vesmíru. Jeden typ explodujúcej hviezdy Payne-Gaposchkin študoval, sa nazýva nova, množné číslo novy. Tieto hviezdy stávajú tisíckrát jasnejšia ako je obvyklé. Tento jas môže trvať niekoľko dní alebo dokonca roky, a potom sa vráti do hviezda tlmeným vzhľadu. Niektoré novy znovu a znovu explodovať. Ďalší druh explodujúcej hviezdy, ako supernova, tisíckrát jasnejšia ako bežné nova.
zákrytové dvojhviezdy sú dvojhviezdy, ktoré sa skladajú z dvojice hviezd, ktoré sa pohybujú okolo seba. Hviezdy pohybujú takým spôsobom, že jeden pravidelne blokuje druhej svetlo. Toto blokovanie znižuje celkový jas dvoch hviezd, ako je zrejmé z krajiny. Zatieňovať binárne súbory sú len jeden druh dvojhviezda.
Od roku 1966 do roku 1979, Payne-Gaposchkin zostala emeritný profesor Harvardu, a od roku 1967 do roku 1979 bola členkou personálu Smithsonian Astrophysical Observatory. Napísala rad akademických
