在汶岛，第谷如鱼得水，大展才华，通过对彗星的观察，又大胆构想出一个新的宇宙体系。
超新星消失3年后的1577年11月13日，日落时分，第谷照例走出家门，来到观象台，不久，他发现天空中有一颗银光闪烁的大彗星，这一发现立刻引起了第谷的注意，他持续观测它到次年1月26日，直至彗星已远去，肉眼无法辨识。
第谷的观测是细致入微的。
他逐日测量并计算彗星的位置，由此推算出彗星运行的速度。他特别注意到了彗尾的方向，并由此证明彗尾是太阳光穿过彗头所造成的。
这个结论今天看来虽然还不够全面，但已较亚里士多德的彗尾形成说前进了一大步。
为了让所有的人都了解这颗大彗星的情况，第谷很快撰写了一篇短小精悍的论文。在这篇论文里，第谷叙述了亚里士多德的彗星理论，并加以否定。
他首先引用超新星没有视差，也不移动位置，位于恒星天球层这一事实，来说明“月上世界”并非万古不变的，进而指出彗星产生于“月上世界”是完全可能的。
第谷又通过对大彗星与地球间距离的测算，再一次否定了亚里士多德关于“水晶球”宇宙体系万古不变的教条，他正确地判断道：彗星正是运行于行星际空间。
第谷还进一步指出，亚里士多德的彗星理论是基于冥想，而不是基于实际观测和数学证明。
他充分意识到自己正处在天文学发展的一个重要历史关头，他所得出的上述结论具有相当重大的意义。为此，第谷再度深入挖掘他的观测记录，撰写了一本著名的天文学著作《论新天象》。
这本著作出版于1588年，全书分为10章，主要公布了他对彗星的观测方法及一些重要结论。其中第八章最为重要，因为第谷在这一章里公布了由他自己创立的新的宇宙体系学说。
第谷的新宇宙体系是继亚里士多德的“水晶球”体系，托勒密“地心体系”和哥白尼“日心体系”之后，欧洲第四种影响很大的古典几何宇宙体系，也是这类体系中最后的一种。
亚里士多德的“水晶球”体系和托勒密的地心体系，长期以来在欧洲流传深远，影响了一代又一代的天文学探索者，可是到了16世纪，他们的学说却面临着严峻的挑战。
因为随着实测仪器的日益精确，根据他们的体系推算出来的天体位置与实测之间的差距已经达到了惊人的程度。尽管如此，他们所建立的体系仍然是许多天文学家汲取智慧的养料，第谷年轻时就对他们的学说十分熟悉。
上述两种体系强有力的挑战者，就是气度不凡的哥白尼。他彻底否定了地心说，认为太阳是宇宙的中心，地球的运动有3种：自转、绕太阳公转，地轴回转。
对于异军突起的哥白尼，第谷十分敬佩，赞赏他在天文学方面所表现出来的创造性，但第谷拒绝接受哥白尼体系。
他认为哥白尼体系虽然顺乎数理原理，但是，让沉重的地球不断地旋转，那是无法想象的事，况且，让大地运转，也有悖于《圣经》的权威，无论如何讲不通。
然而，让第谷不能接受哥白尼体系的最大原因，是他几十年如一日的精心观测，却始终未能发现恒星的视差。其实哥白尼生前也曾预见到这一困难，所以他强调恒星天球极其遥远，地球与行星间的距离与之相比是微不足道的，因此恒星视差很难测出。
虽然后人用精密的仪器证明了哥白尼学说的正确性，但在当时，第谷却无法证明这一事实。于是，第谷根据自己多年的观测和研究，构想了一整套属于自己的宇宙体系，被称作“准地心体系”，具体内容是这样的：
地球仍然居于宇宙的中心，静止不动，月亮和太阳依次绕着地球旋转，但五大行星却是以太阳为中心旋转，同时它们又被太阳携带着绕地球运动。
五大行星的顺序，从太阳开始往外排列，依次是水星、金星、火星、木星和土星，最外层的恒星天球，仍然是每24小时旋转一周。
水星和金星的轨道小于太阳轨道，这两颗行星每运转一周，会有两次与太阳轨道相割；火星轨道大于太阳轨道，但仍与太阳轨道相割两次；木星和土星的轨道更大，以至于可以将太阳轨道完全包容在内而不再与之相割。
在这个体系里，也考虑到了彗星的运行：彗星也绕太阳旋转，但不像行星那样沿着正圆轨道运行，而是具有卵形轨道，轨道平面与黄道平面有29°15"的倾角。
由于第谷在观测方面具有很高造诣，他的体系里更多地体现了已有的观测事实，因而在一段时间内，具有不可否认的先进性。所以，第谷体系问世以后，一度得到不少天文学家的赞同和采纳，甚至有的学者认为，第谷体系优于哥白尼体系。
尽管第谷体系带有根本性的错误，但却为人们探索正确的宇宙结构奠定了一块基石，使人们远离迷信和缺乏根据的传统体系，而大胆地向真理靠近。
