Senikaua, kuni Frederik troonil istus, võis Tycho nautida pretsedenditut vabadust juhtida oma observatooriumi täpselt nii, nagu ise tahtis. Saar oli väike, ligikaudu ristkülikukujuline ja oma pikemat diagonaali mööda kaldast kaldani kolme miili pikkune. Saare kõige kõrgem punkt, mille Tycho valis eluaseme ja observatooriumi asukohaks, oli vaid 160 jalga (u 50 m) üle merepinna. Raha ei olnud alguses probleem – lisaks oma muudele sissetulekutele sai Tycho veel juurde valdusi maismaal. Sealt ootas ta ainult raha ning loobus jälestusega mõisahärra kohustustest, mis aga hiljem kurjasti kätte maksis. Esialgu paistis siiski, et tal on ainult tulud ja mitte mingeid kohustusi. Isegi ammu lubatud kanoonikukoht langes talle 1579. aastal sülle. Observatoorium ristiti astronoomia muusa Uranose järgi Uraniborgiks ning oma vaatlusgaleriide, kabinettide ja raamatukoguga kujunes sellest aastate jooksul tähtis teaduslik asutus. Instrumendid olid parimad, mida raha eest osta sai, ning kui vaatlused arenesid ja saarele saabus rohkem abilisi, ehitati esimese lähedale veel teinegi observatoorium. Tycho seadis Uraniborgis sisse trükipressi, et kindlustada oma raamatute ja astronoomiliste andmete (samuti üsna hea poeesia) avaldamine, ja kui tal tekkisid raskused paberi saamisega, ehitas ta ka paberitööstuse. Kuid ei tohi jätta muljet, et Uraniborg oli moodsa observatooriumi ja tehnoloogilise kompleksi täielik eelkäija. Isegi siin väljendas Tycho oma müstitsismi hoonete paigutuses, mis pidi jäljendama taeva struktuuri.
Tycho vaatleb komeeti
Enamikust Tycho töödest, mis ta kahekümne saarel elatud aasta jooksul tegi, saame lihtsalt üle libiseda, sest need koosnesid ainult nürist, kuid vajalikust tööst: määrata igal ööl planeetide asukoht tähtede suhtes ja analüüsida tulemusi. Mõni selgitus, et näidata töö suurusjärku: Päikese orbiidi täpseks kirjeldamiseks peab seda taevakeha jälgima neli aastat vastasseisude vahel, Marssi ja Jupiteri kaksteist aastat, ent Saturni koguni kolmkümmend aastat. Kuigi Tycho hakkas vaatlusi üles tähendama juba kuueteistaastaselt, ei olnud tema varasemad vaatlused täielikud ega nii täpsed kui need, mida ta nüüd teha võis. Isegi kahekümnest Hveenil veedetud aastast ei piisanud selle töö jaoks. Viljakandvaks muutus kogu Tycho töö alles aastaid pärast tema surma, kui Johannes Kepler suutis Tycho koostatud tabelite järgi planeetide orbiite kirjeldada. 1577. aastal jälgis Tycho oma rutiinse töö kõrvalt üht heledat komeeti ning tema hoolikas komeedi liikumise analüüs tõestas korraga ja lõplikult, et komeet ei saa olla kohalik nähtus ega asuda Maale lähemal kui Kuu, vaid peab liikuma planeetide endi vahel, lausa nende orbiite läbistades. Nagu 1572. aastal tehtud supernoova vaatlused oli seegi põrutav hoop senistele ettekujutustele taevast. Seekord purustati ettekujutus kristallsfääridest, sest komeet kihutas läbi sealt, kus need arvati asuvat.
Tycho nägi komeeti esimest korda 1577. aasta 13. novembril. Pariisis ja Londonis oldi seda juba kuu alguses märgatud. Teisedki Euroopa vaatlejad arvutasid, et komeet peab liikuma planeetide seas, kuid tunnistati, et Tycho mõõtmised olid täpsemad kui kellelgi teisel, ning just tema töö kinnistas selle idee kaasaegsete ajudesse. Järgmistel aastatel jälgiti mitut teist kahvatumat komeeti ja need vaatlused kinnitasid Tycho järeldusi.
Tycho universumi mudel
Komeediuuringud ja varasemad supernoova vaatlused ärgitasid Tychot oma universumi mudelit kirja panema. Raamatu „Astronomiae instauratae progymnasmata” („Sissejuhatus uude astronoomiasse”) esimene köide ilmus 1587. ja teine 1588. aastal.9 Selles raamatus tutvustas ta oma universumi mudelit, mis tänapäevase pilguga vaadates paistab sammuna tagasi, sest on kui Ptolemaiose ja Koperniku süsteemide kombinatsioon. Ent mõned elemendid olid Tychol tõeliselt uudsed ning mudel väärib suuremat tähelepanu, kui sellele tavaliselt pühendatakse.
Tycho idee järgi on universumi keskmes Maa ning Kuu, Päike ja tähed tiirlevad selle ümber. Päikese ümber tiirlevad viis planeeti, kusjuures Merkuur ja Veenus liiguvad orbiitidel, mis on väiksemad kui Päikese orbiit Maa ümber; Mars, Jupiter ja Saturn aga tiirlevad Päikese orbiidist suurematel orbiitidel – nende orbiitide sisse jäävad nii Päike kui ka Maa. Selles süsteemis loobuti ekvantpunktidest ning selgitati, miks Päikese liikumistee on planeetide liikumisega kokku segatud. Lisaks, paigutades planeetide orbiitide keskpunkti Maast eemale, õnnestus Tychol täita enamik planeetide ja tähtede sfääri vahelisest tühjast ruumist. Tycho mudelis asusid tähed vaid 14 000 Maa orbiidi raadiuse kaugusel (parallaks polnud loomulikult probleem, sest selles mudelis seisis Maa paigal). Kuid tõeliselt oluline uuenduslik idee oli see, et Tycho arvates ei olnud taevakehade orbiidid seotud mingite füüsiliste asjadega nagu kristallsfäärid, vaid ta vaatles neid lihtsalt kui geomeetrilisi suhteid, mis kirjeldavad planeetide liikumist. Ehkki ta ei väljendanud end päris täpselt nii, oli Tycho esimene astronoom, kes kujutles planeete ilma igasuguse toeta ruumis ringi liikumas.
Kuid teistes küsimustes polnud Tycho nii kaasaegne. Ta ei suutnud uskuda, et Maa liigub, nimetades seda füüsiliseks absurdiks, ning arvas, et kui Maa peaks tõesti ümber oma telje tiirlema, siis kukuks kõrgest tornist visatud kivi kõvasti kõrvale, sest Maa keeraks eemale. Asjakohane on märkida, et kõige ägedam vastasseis Koperniku mudelile tuli Põhja-Euroopa protestantlikest kirikutest, samal ajal kui katoliku kirik polnud seda veel õieti tähelegi pannud (Bruno polnud jõudnud vastasseisu üles keerutada). Ususallivus ei olnud 16. sajandi lõpus Taanile iseloomulik ja igaühe jaoks, kes sõltus oluliselt kuninga patronaažist, oleks Koperniku ideede propageerimine – isegi kui ta oleks neisse uskunud – olnud suur rumalus (ning Tycho, see on päris selge, ei uskunud).
Samal ajal kui rutiinsed vaatlused jätkusid (teadusele nii vajalikud ja äärmiselt igavad kirjeldada), sattus Tycho positsioon Hveenil tema raamatu ilmumisega samal aastal (1588) ohtu, sest kuningas Frederik II suri. Frederiku järglane, poeg Christian, oli kuninga surres vaid 11aastane ning Taani aadelkond valis endi hulgast neli meest teda regentidena teenima, kuni uus kuningas saab 20-aastaseks. Esialgu suhtus valitsus Tychosse vanamoodi, veel samal aastal eraldati rohkem raha, et maksta tagasi uue observatooriumi ehituseks võetud võlgu. Tycho viimastel Hveeni-aastatel vaadati teda kui olulist rahvuslikku institutsiooni ning tal käis palju väljapaistvaid külalisi, sealhulgas Šotimaa kuningas James VI (kellest sai pärast Elizabethi surma Inglismaa kuningas James I), kui too tuli Skandinaaviasse, et abielluda kuningas Christiani õe Anne’iga. Tycho ja James klappisid omavahel ja James garanteeris Tychole kolmekümneks aastaks kõigi tema Šotimaal avaldatud tööde autoriõiguste kaitse. Teised külalised ei olnud nii meelepärased ning Tycho ei mänginud heal meelel külalislahke puudli rolli. Ta suutis solvata mitut kõrgseltskonna liiget, käitudes äkiliselt külalistega, kes talle ei meeldinud, ning sülitas protokolli peale, kui pani oma madala sünnipäraga, lihtrahva hulgast pärit naise lauas aukohale. Kuigi me ei tea kõiki põhjusi, on selge, et Tycho muutus juba 1591. aastal Hveenil rahulolematuks, sest tema tööasjad ei sujunud nii, nagu tema tahtis, ning ta kirjutas ühele sõbrale, et tema tööle on tekkinud ebameeldivad takistused, mida ta loodab lahendada, ja lisas, et „vaprale on iga maapind kodumaa ning taevas on igal pool pea kohal”.10 Tycho tülitses ka oma rentnikega ning läks tülli valitseva nõukoguga, kuna oli hooletusse jätnud ühe oma valdustes asuva kabeli. Kuid paistab, et mitte ükski neist takistustest ei suutnud häirida vaatlusi, mille tulemusena valmis muu hulgas tähtede kataloog. Tycho ütles, et oli 1595. aastaks jõudnud mõõta tuhande tähe täpse asukoha, kuigi Kepleri toimetatud Tycho „Progymnasmata” esimeses köites trükiti ära ainult 777 parima asukohaga tähte.
Aasta hiljem krooniti Christian IV kuningaks ja peagi hakkas ta endast märku andma. Christian nägi igas valdkonnas kokkuhoiuvajadust ning paljude muude asjade hulgas võttis ta ka ära maismaa valdused, mis Frederik II oli Tychole hallata andnud. Enamik õukonda kuulunud Tycho sõpru olid juba surnud (ta ise lähenes samuti viiekümnele) ja kuningal oli arvatavasti põhjust mõelda, et Uraniborg on ammu valmis ja töötab tõrgeteta ning nüüd peaks hakkama saama ka oluliselt väiksema eelarvega. Kuid Tycho oli harjunud, et kõik tema soovid rahuldatakse, ning võttis iga sissetuleku vähendamist isikliku rünnaku ja oma töö takistamisena. Kui ta ei saanud Uraniborgi ülal pidada nii, nagu ta tahtis – koos paljude assistentide,