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분광쌍성을 발견했다. 분광쌍성이란 두 별이 너무 가까이 접근해 있어 어떠한 망원경으로도 각각의 별을 구별할 수 없으나, 별빛을 분석해보면 별들이 상대편 주위를 서로 매우 빠르게 회전하고 있는 것을 알 수 있는 쌍성이다.

1867년부터 라이프치히 천문대에서 조수로 일했으며, 1870년 독일 보트캄프에 있는 사설 천문대의 대장이 되었다. 초기에는 주로 행성대기(行星大氣)에 대한 자료를 얻기 위해 행성 스펙트럼(행성으로부터 오는 빛의 특정 파장)에 대한 연구를 했다. 이것은 〈행성의 스펙트럼 Spectra der planeten〉(1874)으로 출판되었다. 1874년 새로 지은 포츠담의 천체물리천문대에 연구원으로 들어갔으며 1882년 대장이 되었다.

1887년 별의 시선운동을 분광학적으로 측정하는 작업을 시작했으며, 항성분광학에 사진술을 쓰기 시작했다. 이런 연구를 하는 도중에 알골(Algol)이라는 별이 크기가 태양 정도인 어두운 반성(半星)을 가지고 있으며, 이 반성이 주기적으로 알골을 가려서 알골의 밝기가 주기적이고 규칙적으로 변한다는 것을 발견했다.

포겔은 항성분류에 대한 연구로도 유명하다. 포겔 체계는 이전의 이탈리아 천문학자인 안젤로 세키의 연구에 바탕을 두었으며, 1874년 처음으로 제안되었고 1895년 수정되었다.