Benevnelsen tyder på hans hensikt å fortsette på samme måte. Men så skjedde et omslag, ved at han i 1857 mottok kallet til professor ved Københavns Universitet, som allerede i Olufsens tid hadde tatt innretningen av et nytt observatorium under overveielse. Neste år ble pengene bevilget til oppførelsen av bygningen, til en 11 tommers refraktor av Merz og en meridiankrets af Pistor og Martins. I april 1861 bygningene i bruk, instrumentene ble oppstilt under sommerens løp, og til høsten begynte de regelmessige observasjoner. I København viet han seg først og fremst til å analysere stjernetåker, og resultatet publiserte han i 1867 i sitt verk . Her ble offentliggjort nye iakttagelser av et par tusen stjernetåker, som var oppdaget av William og John Herschel, hvortil han selv føyde et par hundre nye.