En 1609 tiene conocimiento de la existencia de un instrumento, construido por un holandés llamado Lipperhey, que permitía aumentar el tamaño de los objetos distantes, y se propone construir el suyo propio, con más aumentos que el original, cosa que consigue.
Ofrece su telescopio al Senado de Venecia, ante el que causa una gran impresión, viéndose recompensado por el aumento de su salario al doble y la garantía de una plaza vitalicia en la Universidad.
Galileo dirige su telescopio hacia las estrellas y planetas, y en Diciembre de ese mismo año realiza sus famosos descubrimientos astronómicos (montañas de la Luna, fases de Venus, satélites de Júpiter) que se apresurará a publicar en su obra "Sidereus Nuncius", en marzo de 1610, dedicada a Cosimo II, Gran Duque de la Toscana, siendo recompensado con el nombramiento de Filósofo y Matemático del Gran Duque
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