В октябре начался сезон дождей, работы на Маунт-Гарвард пришлось свернуть, и Бейли отправил жену с ребенком в Лиму, сам же с братом приступил к поискам более удобных мест для постоянной базы. У них ушло четыре месяца, чтобы отыскать место, соответствующее всем требованиям, на пустынном плато близ города Арекипа. На высоте около 2500 м воздух был прозрачный, сухой и неподвижный, а близлежащий вулкан Мисти практически потух.
Пока Бейли исследовали Перу, Эдвард Пикеринг увлекся необычным спектром звезды Мицар в ручке ковша Большой Медведицы. Впервые звезда привлекла его внимание на снимке, сделанном для Мемориала Генри Дрейпера 29 марта 1887 года, на котором было заметно невиданное прежде удвоение спектральной линии K. (Изначально фраунгоферовы обозначения заканчивались на букве I, но позже исследователи добавили новые.) Вскоре после того, как Пикеринг поделился необычной новостью с миссис Дрейпер, странный эффект исчез так же внезапно, как и возник. На последующих снимках спектра Мицара двойная линия K не обнаруживалась, но Пикеринг продолжал наблюдать, ожидая ее возвращения. И 7 января 1889 года ее увидела мисс Мори. Пикеринг, нечасто пользовавшийся восклицательными знаками, написал миссис Дрейпер: «Теперь можно утверждать почти наверняка, что она то двойная, то одинарная!» Впрочем, он тут же добавлял: «Трудно сказать, что это значит». Он подозревал, что Мицар, известная также как Дзета Большой Медведицы, может оказаться парой звезд с почти одинаковыми спектрами, расположенных слишком близко, чтобы различить их по отдельности даже в мощный телескоп.
Мисс Мори представляла себе двойной Мицар в образе двух осторожных дуэлянтов, которые кружат друг перед другом, соперничая за преимущество. С ее далекого наблюдательного пункта было трудно различить два тела по отдельности – даже невозможно, когда один из них заслонял другой на луче зрения. Но бойцы-близнецы Мицара излучали свет. Их движение относительно друг друга изменяло частоту световых волн: свет приближающейся звезды чуть смещался к синему концу спектра, удаляющейся – к красному. Это смещение увеличивало небольшой зазор между линиями K и создавало эффект удвоения.
Несколько месяцев Пикеринг и мисс Мори отслеживали невнятные изменения линии K Мицара, пока 17 мая 1889 года снова не увидели ее удвоение. На снимках, сделанных за несколько ночей до и через несколько ночей после удвоения, линия выглядела размытой – не то одинарной, не то двойной. Догадка мисс Мори насчет размытых линий оказалась верной.
В ближайшее воскресенье, когда у мисс Мори был выходной, она написала своей тетке – Энн Ладлоу Дрейпер, жене Дэниела, брата Генри. Чуть ли не все, о чем она рассказывала в этом длинном письме, вертелось вокруг темы одинарного и двойного. На прогулке в Бостонском общественном саду она видела «чудесную выставку тюльпанов, с одинарным и двойным венчиком, всех цветов». Она получила двойное членство в Ассоциации выпускниц Колледжа Вассара, сразу в Бостонском и Нью-Йоркском отделениях. «Я им сказала, что теперь у меня будет право голосовать дважды, но они, похоже, не испугались». Но самое интересное она приберегла под конец:
«Скажи дяде Дэну, что на днях профессору Пикерингу удалось сфотографировать двойную линию K Дзеты Большой Медведицы. Другие одинарные линии тоже оказались двойными, это, на мой взгляд, подтверждает его теорию о том, что изменения обусловлены вращением двух близких звезд одного класса друг вокруг друга. Это замечательно. Ее несколько месяцев пытались поймать на удвоении. Профессор Пикеринг полагает, что ее период обращения должен составлять около 50 дней, но пока еще не закончил расчетов. Конечно, рассказывать об этом публике нельзя, пока все не прояснится». Письмо она подписала: «С любовью, Антония».
Пикеринг составил предварительный отчет о результатах, не забыв поблагодарить «мисс Мори, племянницу доктора Дрейпера» за внимательное изучение спектра Мицара. Он послал рукопись миссис Дрейпер, которая привезла ее в Филадельфию на ежегодное заседание Национальной академии наук, где их общий друг Джордж Баркер зачитал полученные материалы на секции 13 ноября 1889 года. Баркер заверил Пикеринга, что новость о линии K «вызвала живой интерес».
Несколько недель спустя, 8 декабря, когда миссис Дрейпер присутствовала в обсерватории, линия K Мицара снова удвоилась точно по расписанию. Через несколько дней мисс Мори обнаружила двойную линию K у другой звезды, Беты Возничего (второй по яркости в этом созвездии). Теперь имелось два примера новооткрытых звездных пар, обнаруженных исключительно по спектральным характеристикам. Не прошло и недели, как миссис Флеминг установила третью потенциальную «спектроскопическую двойную звезду» на нескольких фотопластинках из Перу.