Katika 1849, Rutherfurd aliacha masomo yake ya sheria ya kujitolea muda wake wa ziada kwa sayansi, hasa astronomy. Alifanya kazi ya upainia katika uchambuzi wa spectral, na majaribio na kupiga picha ya mbinguni. Aligundua vyombo kwa ajili ya masomo yake, ikiwa ni pamoja na micrometer kwa ajili ya kupima picha, mashine ya kuzalisha kuboreshwa kutawala diffraction gratings, na darubini ya kwanza iliyoundwa mahsusi kwa ajili ya astrophotography. Kutumia instrumentation yake, Rutherfurd zinazozalishwa mkusanyiko wa ubora wa picha ya jua, mwezi, na sayari, kama vile nyota makundi na nyota chini ya ukubwa wa tano. Katika 1862, alianza kufanya masomo spectroscopic kutumia diffraction yake mpya grating. Aliona madarasa tofauti ya nyota spectral grating, ambayo Angelo Secchi alipanua Oktoba 1867 kwa orodha ya madarasa nne stellar.
picha za angani