Observațiile și analizele de stele variabile realizate de Payne-Gaposchkin și Gaposchkin a pus bazele pentru toate următoare lucru pe stele variabile și utilizarea acestora pentru indicii cu privire la structura de stele. Stele variabile sunt stele care schimba luminozitatea lor. Există patru tipuri principale:. (1) variabilele pulsatorii, (2) explodează stele (numite variabile cataclismice), (3) eclipsand binare, și (4) se rotesc stele
variabile de oscilație se schimbe în luminozitate în care acestea dilată și se contractă. Ei pulseze la fiecare câteva zile pentru a fiecare 100 de zile. Un tip de variabile pulsează este Cepheid. Astronomii numesc, de asemenea, aceste stele variabile Cepheid, deoarece au descoperit primul în constelația Cepheus. Payne-Gaposchkin și alte astronomii ar putea spune distanța până la cefeidelor prin compararea luminozitatea aparentă a stelelor cu luminozități lor. Descoperirea că alte galaxii sunt sisteme îndepărtate care nu fac parte din Calea Lactee a fost făcută de cepheids respectarea.
explozivă stelele izbucni pe neașteptate cu o astfel de energie extraordinară pe care le arunca cantități uriașe de gaze și praf în spațiu. Un tip de stea explodeaza Payne-Gaposchkin studiat este numit Nova, Novae plural. Aceste stele devin de mii de ori mai luminoase decat in mod normal. Această lumino