Nació en una familia numerosa de músicos y no recibió educación formal, ya que su madre pensaba que solo debía recibir la educación propia para ser una buena ama de casa. Tanto su hermano William como Alexander eran músicos y con 22 años se fue con ellos a estudiar canto. Era una buena soprano, pero excesivamente dependiente de las directrices de William. Cuando William abandonó la música y empezó a estudiar astronomía, ella hizo lo mismo. Así comenzó la carrera científica de Carolina, bajo las directrices de su hermano, que finalmente la llevaron a formarse por sí misma. William se especializó en la construcción de los mejores telescopios de su época, y Carolina comenzó ayudando a tomar anotaciones de los cuerpos celestes divisados por él para terminar realizando sus propias observaciones, que luego solían contrastar juntos. En 1786 poseía ya un pequeño observatorio propio. William era el astrónomo del rey y cuando ella tenía 37 años el rey Jorge III le asignó un sueldo como ayudante de su hermano, lo que le dio independencia económica y le permitió convertirse poco a poco en una celebridad en el mundo científico.2
descubrió dos mil estrellas dobles, y ambos demostraron que muchas de ellas eran sistemas binarios, con lo cual hallaron la primera prueba de la existencia de gravedad fuera del sistema solar. Cuando William falleció, a pesar de que ya no vivían juntos porque él se había casado tiempo atrás, Carolina abandonó Inglaterra y volvió a Hannover. Es considerada la primera astrónoma profesional. En 1828 recibió la Medalla de oro de la Royal Astronomical Society, sociedad de la que fue su primer miembro honorario femenino. La nombraron miembro de la Real Academia Irlandesa y en 1846 recibió la Medalla de Oro de las Ciencias.
Además de trabajar como secretaria de su hermano, descubrió por su propia cuenta ocho cometas y tres nebulosas, asimismo elaboró diversos catálogos. Su trabajo fue reconocido en mayor medida tras su muerte en 1848, a los 97 años.4
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