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En mai 1609, Galilée entreprend la construction d’une lunette afin de mener ses propres expériences. Cet instrument lui permettra aussi de gagner l’argent dont il manque cruellement. Il fabrique lui-même les lentilles et obtient une lunette grossissant six fois sans déformation de l’image. Fort de ce premier succès, il réalise une nouvelle lunette d’un grossissement de neuf. Il en fait la démonstration en août 1609 aux Sénateurs de la République de Venise. Ces derniers, enthousiasmés, y voient aussitôt des applications militaires. Mais le mérite de Galilée fut de braquer sa lunette, non pas vers la Terre, mais vers le ciel.

Partisan de Copernic depuis au moins vingt ans, Galilée enseigne pourtant à ses élèves de l’université la théorie de Ptolémée, couramment admise, selon laquelle la Terre se trouve au centre de neuf sphères concentriques portant les planètes et les étoiles. Il doit rester prudent face à l’Inquisition et à ses collègues, déjà peu enclins à la sympathie vis-à-vis d’un homme qui critique ouvertement l’enseignement d’Aristote.

Au début de l’année 1610, Galilée observe le ciel avec sa dernière lunette. En pointant l’instrument sur Jupiter, il découvre trois puis quatre étoiles alignées autour de la planète. Il trouve rapidement l’explication : Jupiter possède des satellites. En juillet de la même année, il devient « Premier mathématicien du studium de Pise et Premier mathématicien et Philosophe du grand-duc de Toscane » et s’installe à Florence en septembre ; ce contre l’avis de ses amis qui lui conseillent de rester à Venise, la seule puissance qui ose encore résister au Pape.

C’est à cette période que Galilée publie ses premiers résultats dans un ouvrage rédigé en latin : Le Messager des étoiles. Il y expose ses observations de la Lune, qui n’est pas une sphère parfaite mais se révèle montagneuse et accidentée. Il y donne également une explication de la "lumière cendrée" qui n’est autre que le clair de Terre reflété par la Lune. 1610 est une année faste pour Galilée. Il est au faîte de sa gloire et reçoit l’appui d’astronomes illustres comme Kepler ou encore Clavius, chef des astronomes du Pape. Il sera d’ailleurs invité à Rome l’année suivante et y rencontrera un franc succès. Dans le même temps, il poursuit ses recherches et fait de nouvelles découvertes qui se révèlent capitales. En pointant sa lunette sur Vénus, il observe des phases, comme celles de la Lune, et des variations de sa taille apparente. Pour lui, cela ne fait aucun doute : la planète tourne autour du Soleil et se déplace par rapport à la Terre.

Mais ces succès attisent les rancœurs et les ennemis de Galilée passent à l’offensive dès 1612, tant sur les plans scientifique que religieux. Les universitaires conservateurs, adeptes d’Aristote, condamnent les théories coperniciennes et s’acharnent contre l’un des disciples de Galilée, Castelli. Le vrai danger vient des théologiens, qui jugent le système copernicien contraire aux Ecritures. Galilée s’attache alors à prouver la compatibilité des Ecritures et du système héliocentrique. En 1616, il décide de se rendre à Rome afin de convaincre les ecclésiastiques du bien-fondé de ses théories. Il y rédige un opuscule sur les marées, preuves du mouvement de la Terre. Mais il est trop tard et en février 1616, les propositions coperniciennes selon lesquelles le soleil est le centre immobile du monde et la Terre se meut sont jugées hérétiques. En mars de la même année, l’ouvrage dans lequel Copernic expose ses théories est mis à l’Index et Galilée est prié de ne plus professer de telles hérésies. Il reste prudent pendant sept années et ne fait plus allusion aux théories coperniciennes.

En 1623, le cardinal Maffeo Barberini devient pape et prend le nom d’Urbain VIII. Jeune, sportif et libéral, il représente l’espoir des milieux intellectuels et progressistes. Galilée, qui connaît bien le nouveau pape, tente alors de réhabiliter Copernic. En 1624, il reçoit l’aval du pape pour la rédaction d’un ouvrage contradictoire sur les différents systèmes du monde, à condition qu’il soit parfaitement objectif. Galilée, malade, met plusieurs années à le rédiger et c’est en 1631 que le livre reçoit l’imprimatur sous réserve de quelques corrections. Dialogue où dans les rencontres de quatre journées il est disserté au sujet des deux principaux systèmes du monde, le ptoléméen et le copernicien, en proposant sans aucune détermination les raisons philosophiques et naturelles tant en faveur de l’une que de l’autre des parties sort des presses florentines en février 1632.

Coup de théâtre : le pape Urbain VIII, furieux, ordonne la saisie de l’ouvrage. Mais il est trop tard et il a déjà été diffusé. Galilée est convoqué au Saint-Office en septembre de la même année. Il ne s’y rend qu’en hiver, menacé d’arrestation. Comment expliquer la réaction du pape, pourtant libéral et ami de Galilée ? Il semble qu’Urbain VIII n’ait pas apprécié le fait que Galilée, malgré le titre de son ouvrage, n’ait pas respecté leur accord et qu’il se soit livré à l’éloge des théories coperniciennes. Mais Galilée apparaît également comme une victime de la raison d’état. En effet, Urbain VIII se trouve à cette époque dans une situation difficile. Il est soupçonné de favoriser les idées novatrices au détriment des valeurs traditionnelles et sa politique pro-française, alors que la France soutient les protestants, lui attire les foudres de nombres de catholiques. C’est donc pour calmer ses adversaires qu’il leur « offre » le procès de Galilée.

Les audiences débutent en avril 1632. Galilée est accusé d’avoir enfreint l’interdiction de 1616 de défendre les théories de Copernic. Il est jugé coupable en juin, doit abjurer ses erreurs et est assigné à résidence. Il s’installe alors dans sa maison de la banlieue de Florence et y séjourne jusqu’à sa mort le 8 janvier 1642. Galilée ne sera réhabilité qu’en 1757 avec le retrait de l’interdiction de 1616.

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