Dekadę po pierwszym spotkaniu Rosalie przyjechała do Canberry i 9 stycznia 1943 wzięli ślub. Ich pierwszy syn, Martin, urodził się w listopadzie, a drugi, Thomas, w 1945.
Mount Stromlo mały|Gascoigne w Obserwatorium Mount Stromlo, 1948 Po zakończeniu wojny Woolley przestawił obserwatorium z badań słonecznych na badania gwiazd i galaktyk. Doprowadzenie starych, nieużywanych teleskopów do stanu używalności wymagało czasu – trzeba je było wyremontować, a jeden odbudować niemal od podstaw. Gascoigne zaczął pracować w rodzącej się dziedzinie fotometrii fotoelektrycznej, mierząc jasność gwiazd dokładniej, niż było to możliwe metodami fotograficznymi. W 1951, dzięki sprzętowi przywiezionemu przez goszczącego astronoma Geralda Krona z kalifornijskiego Obserwatorium Licka, obserwował gwiazdy zmienne typu cefeid, wykorzystywane do wyznaczania odległości astronomicznych. Mając przyznane dziewięć miesięcy czasu obserwacyjnego na 30-calowym teleskopie zwierciadlanym Reynoldsa – co było nadzwyczajną okazją – Gascoigne, Kron i inni przebadali cefeidy w Małym Obłoku Magellana, a później w Wielkim Obłoku Magellana, a także zbadali barwy gromad gwiazd w Małym Obłoku.