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여성으로는 최초로 왕립 그리니치 천문대 대장으로 선출되었다. 준항성체(준항성원) 이론과 별의 내부에서 핵융합으로 원소가 어떻게 만들어지는가에 대해 큰 기여를 했다.

런던대학교 천문대의 부대장(1948~50)과 실무장(1950~51)으로 있었다. 1955년 남편인 제프리 버비지가 캘리포니아 패서디나 근처의 윌슨 산 천문대에서 천문학 연구를 위한 카네기 장학금을 받게 되었다.

여자에게는 이와 같은 자격이 주어지지 않았으므로, 그녀는 패서디나 캘리포니아공과대학교의 작은 연구직을 수락할 수밖에 없었다. 1957년 셜리 파 펠로가 되었고, 나중에 위스콘신 윌리엄스 만(灣)의 여키즈 천문대의 부교수가 되었다. 샌디에이고 캘리포니아대학 연구천문학자(1962~64)로 근무한 뒤 그 대학의 천문학교수가 되었으며, 그뒤 이 대학을 떠나 왕립 그리니치천문대 대장(1972~73)이 되었다.

항성 스펙트럼을 연구하여 B²FH 이론의 기초를 닦았다. B2FH는 이 이론을 공식화한 버비지 부부, 미국의 윌리엄 A. 파울러, 영국의 프레드 호일의 이름의 첫 글자들을 딴 것이다. 이 이론으로 원소의 기원을 혁신적으로 설명했다. 그녀는 남편과 더불어 〈준항성체 Quasi-Stellar Objects〉(1967)를 출판했다. 1964년 런던 왕립학회의 특별회원이 되었다.