Peale selle, et lugu äratab uudishimu, on see oluline ka seepärast, et näitab äsja kahekümneaastaseks saanud Tychot kui parajat tülinorijat, kes oli oma võimetes ülbelt kindel ega tavatsenud manitsusi kuulda võtta. Need iseloomujooned tõid edaspidises elus talle kaela rohkemgi hädasid kui vigastatud nina.
Rostocki-perioodil käis Tycho mitu korda kodumaal. Kuigi ta ei suutnud oma perekonda veenda, et astronoomiaga tegelemine on õige asi, oli ka neid, kes märkasid tema aina suurenevat kuulsust õpetatud mehena. 14. mail 1568. aastal sai Tycho kuningalt (ikka veel Frederik II) formaalse lubaduse, et koha vabanedes saab temast järgmine Seelandi Roskilde katedraali kanoonik. Kuna reformatsioon oli Taanis toimunud kolmkümmend aastat varem (1536) ja riik oli kindlalt protestantlik, kulus varem kanoonikutele määratud tulu õpetatud meeste ülalpidamisele. Neid nimetati endiselt kanoonikuteks ja nad kuulusid katedraali kogudusse, kuid religioosseid kohustusi neil polnud ja amet oli kuninga kinkida. Frederiku pakkumine kindlasti tunnustas Tychot kui õpetatud meest, aga ei saa siiski lisamata jätta, et nii noorele mehele oleks see ehk põhjendamatult helde pakkumine olnud, kui tema onu poleks sõna otseses mõttes kuningat teenides surnud.
Pärast seda, kui Tycho oli Rostockis õpingud lõpetanud, läks ta 1568. aasta keskel uuesti reisima, sest lubatud kanoonikukoha tõttu ei olnud tal vaja tuleviku pärast muretseda. Ta külastas taas Wittenbergi, seejärel Baselit ning jäi lõpuks 1569. aastal mõneks ajaks Augsburgi pidama. Seal alustas Tycho vaatlustega. Selle töö juures oli tal abiks tohutu suur kvadrant raadiusega umbes kuus meetrit, mille suur ringikujuline skaala oli täpsete vaatluste jaoks kalibreeritud kaareminutites. Kvadrant seisis ühe sõbra aias künkal viis aastat, kuni 1574. aasta detsembritormis hävis. Olles kuulnud oma pärisisa tõsisest haigestumisest, suundus Tycho 1570. aastal Augsburgist tagasi Taani, aga seegi ei kallutanud teda tema elutööst kõrvale ning sama aasta detsembris tegi ta vaatlusi Helsingborgi lossist.
Otte Brahe suri 9. mail 1571. aastal kõigest 58aastasena ning jättis oma peamise valduse Knutstorpis kahe vanema poja Tycho ja Steeni ühisvalduseks. Tycho kolis elama Steeni-nimelise onu juurde, kes oli ainsa pereliikmena toetanud õepoja huvi astronoomia vastu. Tycho enda jutu järgi pani onu esimesena Taanis aluse tohutu haardega paberi- ja klaasitööstusele. 1572. aasta lõpuni tegeles Tycho arvatavasti onu mõjutusel keemiliste eksperimentidega, aga astronoomiast ta päriselt ei loobunud. Kuid 1572. aasta 11. novembri õhtul muutus tema elu taas ja selle põhjuseks oli üks kõige dramaatilisemaid sündmuseid, mis võivad universumis üldse aset leida.
Tycho supernoova
Sel õhtul läks Tycho laboratooriumist elumajja ning nautis teel tähtede panoraami, kui ta märkas äkki põhjataeva eristatavamas W-kujulises Kassiopeia tähtkujus midagi imelikku. Sinna oli üks täht juurde tekkinud. Ja mitte lihtsalt täht, vaid eriti ere täht. Et mõista täielikult selle avastuse tähendust Tychole ja tema kaasaegsetele, tuleb meenutada, et tol ajal vaadati tähti kui kristallsfääril asetsevaid igavesi, muutumatuid ja paigal seisvaid valgusallikaid. Tähtkujude igavikuline muutumatus oli osa taeva täiuslikkuse kontseptsioonist. Kui tõesti oli tekkinud uus täht, siis see täiuslikkus puruneks – ning kui juba nõustuda tõsiasjaga, et taevas pole täiuslik, siis kes oskaks öelda, mis veel järgneda võiks?
Ühest vaatlusest siiski ei piisanud, otsustamaks, et Tycho oli näinud uut tähte. See võis olla mõni väiksem objekt, näiteks komeet. Sel ajal arvati, et komeedid on Maa vahetus läheduses, Kuust lähemal aset leidvad atmosfäärinähtused (sel ajal teadis igaüks, et atmosfäär ulatub vähemalt Kuuni). Selguse saamiseks oli vaja mõõta objekti paiknemist teiste Kassiopeia tähtede suhtes – kui asukoht muutub, siis on tegu meteoori või komeedi, aga mitte tähega. Õnneks oli Tycho just konstrueerinud väga suure sekstandi ning igal järgmisel pilvitul ööl koondas ta oma tähelepanu uuele tähele. Täht oli nähtav kaheksateist kuud ja selle aja jooksul ei muutnud kordagi oma asukohta teiste tähtede suhtes. See oli tõesti uus täht. Algul oli see nii hele (sama hele kui Veenus), et seda võis näha päevavalguseski, aga 1572. aasta detsembrist alates hakkas täht tasapisi tuhmuma. Loomulikult nägid uut tähte ka paljud teised ja 1573. aastal ringles selle tähenduse kohta päris mitu fantaasiaküllast seletust. Tychogi kirjutas nähtuse kohta oma selgituse. Algul ei tahtnud ta seda sugugi avaldada (võib-olla muretses, kuidas võidakse suhtuda taevase täiuslikkuse idee purunemisse, või häiris teda ehk see, et tema uurimus oli paratamatult lõpetamata, kuna täht oli veel nähtaval, ja võib-olla tundis ka, et aadlimehele polnud sobilik sellise uurimusega silma paista). Lõpuks veensid Kopenhaagenis elavad sõbrad teda siiski oma tööd avaldama, et asi lõpuni selgeks teha (mõningail andmeil oli ta ise oma sõpradel palunud veenmiskirjad koostada). Tulemuseks oli 1573. aastal ilmunud raamat „De nova stella”, mis andis meile uue astronoomilise termini – noova.7 Oma raamatus näitas Tycho, et uus objekt ei saanud olla ei meteoor ega komeet, vaid pidi kuuluma kinnistähtede sfääri. Ta kirjeldas ka noova astroloogilist tähtsust (küll ebamääraselt ja üldiselt) ning võrdles seda objektiga, mida Hipparchos nägi 125. aasta paiku eKr.
Sel ajal oli üsna lihtne lisada astroloogilist tähendust igale taevasele asjale, sest terves Euroopas valitses väga segane aeg. Reformatsiooni esimesele edule järgnes katoliku kiriku vasturünnak, mida Austrias ja lõunapoolsetes Saksa riikides aitasid korraldada peamiselt jesuiidid. Prantsusmaal kannatasid hugenotid suuri tagasilööke sõjas, mida tuntakse hugenotisõdade nime all, ning Madalmaades võitlesid iseseisvuslased Hispaania vastu. Vaevalt olekski Tycho saanud sel rahutul ajal kerkinud uuest tähest kirjutades astroloogiale viitamata jätta. Aga olulised faktid pani ta „De nova stellas” paika – see objekt kuulus kinnistähtede hulka ja täitis kõiki täheks olemise kriteeriume. Paljud teisedki astronoomid vaatlesid uut objekti (sealhulgas Thomas Digges, kelle arvamus ühtis Tycho omaga), kuid Tycho mõõtmistulemused olid kõige täpsemad ja usaldusväärsemad.
Täpsel mõõtmisel on aga oma irooniline külg. Tycho tegi väga tõsiseid tähevaatlusi, et märgata Maa liikumisest tingitud parallaksi. Kuna Tycho oli suurepärane vaatleja ning ta oli teinud endale täpsed instrumendid, siis oli see kõige täpsem parallaksi mõõtmine, mis eales varem tehtud. Ta ei suutnud parallaksi leida ning see fakt veenis teda, et Maa on liikumatu ning tähed tiirlevad selle ümber.
Uue tähe uurimine (tänapäeval tuntakse seda kui Tycho tähte või Tycho supernoovat) ei muutnud Tycho elu otsekohe, kuid 1573. aastal toimus muutus tema isiklikus elus. Tal tekkis suhe Kirsteni-nimelise tüdrukuga ja nad hakkasid koos elama. Tollest naisest on vähe teada, peale selle, et ta pärines lihtrahva hulgast – mõnedel andmetel oli ta talupoja tütar, mõnedel teistel kirikuõpetaja tütar või koguni Knutstorpi teenija. Arvatavasti just seisusliku erinevuse tõttu ei abiellunud nad ametlikult mitte kunagi. 16. sajandi Taanis oli ametlik tseremoonia kõigest soovituslik, sest seadus ütles, et kui naine elab avalikult mehega koos, hoiab oma käes tema võtmekimpu ja sööb tema lauas, siis kolme aasta pärast on ta seaduse silmis selle mehe naine. Igaks juhuks, et ei tekiks mingit kahtlust, kogunesid mõned sugulased pärast Tycho surma ja kirjutasid juriidilise kinnituse, et Tycho ja Kirsteni lapsed on seaduslikud ning et laste ema oli Tycho naine. Oli nende abielu ametlik või ei, oli see edukas ja ilmselt ka õnnelik, sest üles kasvatati neli tütart ja kaks poega, lisaks oli sündinud veel kaks last, kes surid noores eas.
1574. aastal pühendas Tycho osa oma ajast vaatlustele, kuid enamasti oli ta Kopenhaagenis, kus andis kuninga korraldusel ülikoolis loenguid. Ehkki valitseja selline soov andis tunnistust Tycho kasvavast reputatsioonist, polnud ta Taanis pakutavate töötingimustega siiski rahul ja arvas, et välismaale minnes võiks ta oma tööle suuremat toetust leida. Paistab, et pärast intensiivset reisimist 1575. aastal otsustas ta jääda Baselisse ning naasis Taani vaid korraks, et oma asju korda ajada. Selleks ajaks aga oli õukonnas aru saadud, et Tycho kohalolek lisas prestiiži tervele riigile ja Tychosse niigi hästi suhtuvat kuningat mõjutati nüüdseks juba kuulsat astronoomi kodus hoidma. Talle pakuti elu- ja töökohaks kuningalossi. Tycho keeldus, kuigi niisugusest pakkumisest poleks enamik inimesi loobuda saanud. Tema puhul oli see ilmselt mõistlik otsus, arvestades vastutust ja administratiivseid kohustusi, mis oleks sellega kaasas käinud. Kohkumatule kuningas Frederikule tuli siis idee anda Tychole Kopenhaageni ja Helsingøri vahel asuv väike saar Hveen (tänapäeval kuulub Veni