В 1565 году Тихо возвратился домой, а через месяц его дядя погиб, оставив племяннику солидное наследство. В 1566 году юноша вновь отправился в путешествие и посетил университеты Виттенберга и Ростока. В Ростоке Браге повздорил с другим датским студентом и в поединке лишился кончика носа. Впоследствии Тихо был сделан искусственный нос из сплава серебра и золота.
Родной отец Браге все еще питал надежды на то, что его сын все-таки сделает государственную карьеру. Но Тихо смог уговорить родителя разрешить ему еще одно путешествие. Он повторно отправился в Росток, затем посетил Базель, Фрайбург и Аугсбург – все эти города в то время были крупными астрономическими и астрологическими центрами. В поездке Браге имел возможность проводить наблюдения с помощью самых современных инструментов. Некоторые приборы изготавливались по его заказу. Так в Аугсбурге под его руководством был построен большой квадрант. Там же Браге построил небесный глобус диаметром в полтора метра. На нем ученый отмечал положение звезд.
В 1570 году, получив известие о тяжелой болезни отца, молодой ученый был вынужден вернуться домой. Весной 1571 года его отец умер. Вскоре при поддержке еще одного дяди Тихо начал строить обсерваторию и лабораторию для занятий алхимией, которой он в ту пору всерьез заинтересовался. Постепенно интерес к алхимии рос, в то время как астрономия уходила на второй план.
В 1572 году Тихо влюбился в Кирстен – девушку из его родного городка Кнуд струпа. Кирстен происходила из простой семьи, поэтому об официальном браке речь идти не могла – тогда подобный союз был невозможен. Поэтому Кирстен и Тихо жили в гражданском браке, вполне, надо сказать, счастливом.
Осенью 1572 года крайне необычное небесное явление вновь вернуло Тихо Браге к астрономии – науке, которая в итоге стала делом его жизни. Вечером 11 ноября 1572 года, выйдя после длительного алхимического эксперимента на улицу, Браге бросил взгляд на небо и с величайшим удивлением обнаружил в созвездии Кассиопеи новую, необычайно яркую звезду. Это поразило ученого, он даже позвал из лаборатории своего ассистента, дабы удостовериться, что звезда не является плодом его воображения. Браге практически постоянно следил за изменением блеска этой звезды. Первоначально она могла соперничать по яркости с Венерой, затем постепенно тускнела, и, наконец, через 16 месяцев исчезла окончательно. Особый интерес вызвало то, что звезда появилась через два с половиной месяца после Варфоломеевской ночи. Браге, как и подавляющее большинство его коллег, не отделял астрономии от астрологии и думал, что такое явление предвещает серьезные события мирового масштаба. Позже Кеплер писал: «Если эта звезда ничего не предсказала, то, по крайней мере, она возвестила рождение великого астронома». И действительно, астрономия вновь стала для Тихо основной страстью, которой он уже не изменил до конца своих дней.
В 1574 году Тихо Браге опубликовал свои наблюдения и доказал, что новое светило является именно звездой. Она находится дальше от Земли, чем Луна, и движется, как звезды, а не как планеты. В XX веке было установлено, что наблюдаемая Тихо Браге звезда – сверхновая, вспыхнувшая в нашей галактике. Теперь она носит название «звезда Тихо».
В сентябре 1574 года Тихо Браге по протекции самого короля Фредерика II был приглашен в Копенгагенский университет, читать лекции по астрономии. Но преподавательская деятельность длилась недолго. Получив ежегодный доход от поместий отца, Тихо отправился в новую поездку в Германию, Швейцарию и Италию. В Касселе он посетил новую обсерваторию, основанную ландграфом Вильгельмом IV. Методы и инструменты, используемые там, Тихо взял на заметку и впоследствии использовал в своей обсерватории. Кроме того, Браге еще долго поддерживал дружеские отношения с Вильгельмом и вел с ним переписку.
К концу 1575 года ученый вернулся в Данию. Он собирался уладить свои дела и перебраться в Базель, где решил обосноваться. Но у Фредерика II нашлись весомые аргументы, заставившие Тихо Браге изменить свое решение. Король предложил ученому основать в Дании собственную обсерваторию и для этой цели выделил ему остров Вен, в проливе Зунд, неподалеку от Копенгагена. Финансовое обеспечение обсерватории, помимо годового содержания, выделяемого королем, должны были составить деньги, получаемые за аренду земли на острове. От такого предложения Браге, давно мечтавший о собственной обсерватории, отказаться не мог.
Практически сразу ученый приступил к строительству. Он оснащал обсерваторию самыми большими и современными инструментами. К 1580 году на острове возник великолепный замок-обсерватория Ураниборг – «Небесный замок» или «Замок Урании», музы астрономии. Ураниборг стал одной из самых совершенных построек своего времени. В замке находилась обсерватория с раздвижными и поворачивающимися крышами, большая алхимическая лаборатория, библиотека. От фонтана, находящегося на первом этаже, вода при помощи насоса подавалась на все три этажа. Несмотря на то, что Фредерик II не жалел денег на строительство, Тихо Браге вложил в свое детище и немало собственных средств.
Строители еще продолжали работать, а Браге уже проводил в Ураниборге астрономические наблюдения. Так, с 13 ноября 1577 года он наблюдал комету. На основании этих наблюдений Браге сделал революционный вывод: комета находится дальше от Земли, чем Луна. Это открытие противоречило остававшейся основной на тот момент Аристотелевой модели мира и бытовавшему в то время мнению, что кометы представляют собой некие атмосферные явления.
Обсерватория Тихо Браге очень быстро получила широкую известность. Скоро на остров Вен стали приезжать ученые и студенты со всех концов Европы. Несмотря на свои внушительные размеры, Ураниборг перестал вмещать всех сотрудников. В 1584 году Тихо Браге на своем острове начал строительство второго здания, получившего название Стьеренборг («Звездный замок»). В Стьеренборге были оборудованы прекрасные подземные обсерватории. Оба «замка» Браге оборудовал самыми современными инструментами (ученый сам принимал участие в конструировании многих приборов). Благодаря совершенству механизмов инструментов и их размерам Браге добился невиданной ранее точности наблюдений. В 1595 году на острове была построена типография.
В 1588 году благодетель Тихо Браге король Фредерик II умер. Трон унаследовал его десятилетний сын Кристиан IV. Естественно, что править страной самостоятельно он не мог, и при малолетнем короле был назначен регент. Вопреки распространенному в отечественной литературе мнению, отношения между Тихо Браге и новой властью первое время складывались вполне гладко. Более того, новые правители продолжали поддерживать ученого. Об этом свидетельствует, например, следующий факт. Шестеро детей Браге как рожденные в незаконном браке не могли унаследовать владений отца. Для того чтобы иметь возможность передать остров Вен наследникам, Тихо представил королевскому совету проект, согласно которому Ураниборг должен был получить статус, подобный университетскому. В проект также входил пункт о том, что дети Тихо смогут унаследовать руководящие должности в Ураниборге. Несмотря на то что политика государства в отношении прав гражданских жен и их детей была очень строгой, для Браге было сделано исключение, и проект утвердили.
