1849. aastal loobus Rutherfurd oma õpingutest, et pühendada oma vaba aja teadusele, eriti astronoomiale. Ta tegi pioneerivat tööd spektraalanalüüsis ja eksperimenteeris taevafotograafiaga. Ta leiutas oma õpingute jaoks instrumendid, sealhulgas mikromeeter pildide mõõtmiseks, masin parandatud reguleeritud diffraktiivide tootmiseks ja esimene teleskoop, mis oli spetsiaalselt mõeldud astrofotograafia jaoks. Kasutades oma instrumendid, tootis Rutherfurd kvaliteetse fotode kogumi Päikese, Kuu ja planeetide, samuti tähtekogud ja tähed kuni viienda suurusega. 1862. aastal hakkas ta tegema spektroskoopilisi uuringuid oma uue diffraktiivide abil.
taevafotograafia