161月7日，在一封给安东尼奥·德·美第奇的信中，伽利略简要讲述了自己从1609年夏末起使用望远镜观察天空的事情。信件的结尾是当日的最新消息：“今晚我看到木星是被三颗固定的星星围绕着，由于体积太小，肉眼完全不可见。”我们可以理解他语气中带着理所应当的自豪：“我们可以相信，自己是世界上最早从如此近的距离如此精确地观测到天体的人。”
这一发现发布于同年3月12日出版的《星际信使》，这是伽利略的第一部伟大著作。他将木星的卫星命名为美第奇星，它们的存在立刻动摇了“地心说”的根基。他将会也应该为哥白尼的体系得到广泛接受打通道路。
因此伽利略马上把自己的新作寄给了开普勒，询问他的看法。这位德国科学家164月8日收到他的书，仅仅11天后就写下《与星际信使的对话》以回应。此文慷慨支持了意大利同行的发现，同时也批评了他狡猾地将除哥白尼外所有前辈的名字避之不提。伽利略却忘恩负义，没有理会开普勒关于获取一台望远镜以便亲自确认观测数据的请求。直到168月开普勒才得以如愿。不过只用了10天他就通过观测确认了美第奇星的存在，并写下《四颗卫星的观测报告》作为证明。
开普勒的这篇报告发表前，伽利略已经在罗马学院的耶稣会数学家中享有很高的声望，并于16春天成为其中一员。耶稣会士用极高的礼遇欢迎他，并在一次公共演讲时盛赞《星际信使》。在罗马，这位来自托斯卡纳的科学家被贵族和高级教士顶礼膜拜。费德里科·切西王子将他召入自己1603年创立的林琴科学院。教皇保罗五世免除了他在与自己的私人会面中行跪礼的义务。
但并不是所有人都如此热情地欢迎新发现。例如一位名叫路德维克·德莱柯伦柏（Ludovico delle Colombe）的人，在165月27日写给克里斯托弗·克拉维乌神父的信中，支持了一个根本站不住脚的观点，声称月球表面“似乎”类似地表凹凸不平，其实只是“大水晶球里的白色釉绘图案”。对此伽利略采取了戏谑的回击。167月16日在给加朗佐内·加朗佐尼（Gallanzone Gallanzoni）的信中他写道，若恣意想象是合理的，那么他也会接受这个大水晶球的说法。不过他不认为月球是光滑的，而是拥有巨大的山脉，以及有地球上最高峰的30倍高的山峰。
与此同时，伽利略自己已经用更多的发现超越了《星际信使》。167月30日他致信贝利萨里奥·文塔，告知其最新的成果：“土星不是单一天体，而是由三个部分组合而成，它们之间距离近到几乎相触，相对位置非常稳定，没有相对运动。”他又与美第奇家族的一位成员和开普勒玩了一个文字变位游戏，发给他们一条信息：
Smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras.
稍稍把字母挪动一下位置，就能解开这道谜题：
altissimum planetam tergeminum observavi.
（我观察到最高的那颗星球由三部分构成。）
使用20倍天文望远镜所得的观测结果使伽利略认为土星是“三球合一”的。之后在1655年，克里斯蒂安·惠更斯则使用50倍天文望远镜，发现土星被一个薄而扁的光环围绕，并且还伴有一颗卫星（土卫六），后来这颗卫星被命名为泰坦。1671年起乔凡尼·卡西尼又发现了其他一些卫星，包括伊阿珀托斯（土卫八）和瑞亚（土卫五），并明确了土星光环并不唯一，它们是一系列同心圆，位于同一平面上。，用两位科学家名字命名的“卡西尼—惠更斯号”空间探测器进入环绕土星的轨道。
说回伽利略，169月他从帕多瓦迁往佛罗伦萨，原因是后者聘任他为“比萨大学首席数学家及威尼斯共和国大公专聘哲学家”，并给予他一个所有教授梦寐以求的教席：他没有义务教学，也就是说不需要上课、考试，只要全心全意进行他的研究即可。
科学家如约继续他的探索。1612月11日，他又用一个变位文字游戏宣告了自己的新发现：
haec immatura a me iam frustra leguntur oy.
（这些不成熟的东西对我来说是无用的收获。）
这次的答案是：Cynthiae figuras aemulatur mater amorum.
（恋人之母模仿辛西娅之影。）
前后两次，开普勒都试图解开这些奇怪的信息，并都给出了从伽利略的角度来看错误的诠释。但这些解释却幸运地被后来科学的发展证明是正确的。第一次他的解法是：salve umbistineum geminatum Martia proles（战神之子，疯狂的双胞胎，你们好）。预言了1877年两颗火星卫星（福波斯和得摩斯）的发现。
第二次答复则是：
macula rufa in Iove est gyratur mathem etc.
（木星上有个红点儿，沿精确的路线旋转。）
这次也预言了另外两个发现。首先是1665年由卡西尼发现的“恒定运动的点”，直到17都在观测范围内可见。
然后是19世纪被（再次）发现的木星大红斑，直至今日依然可见。至于观察到的金星相位问题，在161月1日的信中伽利略如是说：这并不能算是一个发现，而是“用与大师相同的思路看问题”。确实，依据日心说理论，所有的行星都绕着太阳旋转，因此它们的运行方式应该是与围绕地球运转的月球相同。
无论是伽利略还是开普勒，依靠“心灵之眼”所探知的，都要远多于肉眼通过望远镜之所得。他们都无法身临月球，从那个角度观察地球，但却分别在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和科幻小说《梦》两部各自的著作中描述了那个场景。
他们那五彩缤纷的想象，如今已经被航天员目睹，并有照片为证，那美景使所有试图描绘它的诗句都显得平淡无味。一方面，在月球上看到的地球有着与我们所见的月亮类似又恰恰相反的相位变化；另一方面，因为我们在地球上所见的是月球的一面，故而只能在那一面观测到地球，并且它总是固定在天空中的同一位置。
这意味着，若有人在“满日”时站在月球的可见面，就可以观察到“这魅力无穷的星球”，端端固定于月球的天际之中，自转24个小时。这是地球自转运动的一场美妙绝伦的表演，可以令一位具有自我意识的月球诗人惊呼道：“地球，你在那天空之中做什么？/告诉我，默然无声的地球在做些什么？”
而那些不自知的地球诗人对于月亮却只知道一件事：它在那儿。即使是天文学的业余爱好者也并没有了解更多。甚至是莱奥帕尔迪，伽利略的仰慕者，在18依然无知地写下诗句，称月亮“若非梦境，不会有任何人目睹其坠落”（《诗集》第37篇，第28至29行）。
但是，1687年，艾萨克·牛顿写下了这样的句子：“月亮不断坠向地球。”（《自然哲学的数学原理》）他还精确地计算了坠落的距离，在一定比例下，就相当于同一时刻地球上一个苹果坠落的距离。
由此可见，散布在科学作品中的诗歌远远多于文学家在他们的文集中收集到的数量。因此，要观察和了解天空，仅仅仰望和歌颂它还是远远不够的。
