正統的亞里士多德天文物理學認為所有天體都是在什麼狀態下的，但太陽黑子的存在令其難以解釋?
完美不變
在最先發現太陽黑子的歐洲人中，伽利略算是其中的一位。雖然克卜勒在1607年意外地觀測到了這一現象，卻將其誤認為是正在經過的水星。伽利略也將查理曼大帝時期的太陽黑子現象重新作出了解釋，這個現象在當時也被認為是正在經過的水星。正統的亞里士多德天文物理學認為所有天體完美不變，而太陽黑子的存在令其難以解釋。1609年，克卜勒出版了《新天文學》，闡述了他的天文力學觀。該書認為太陽自轉，預測了太陽黑子的周期，是一部極為成功的天文物理著作。1612到1613年，弗朗西斯科·西茲等人發現了太陽黑子的年度周期變化，這為辯駁托勒密體系和第谷·布拉赫的地日模型提供了強大的證據。在誰是最先發現並解釋太陽黑子的問題上，伽利略與耶穌會的克里斯多福·示車尼發生了曠日持久的痛苦爭執。在證實克卜勒與太陽自轉的問題上，他倆人都毫無疑問地輸給了大衛·法布里修斯和他的兒子喬納斯。示車尼很快接受了克卜勒於1615年提出的現代望遠鏡的設計方案，該方案利用倒立呈象的方式提升了放大效果；而伽利略卻明顯地拒絕了它。在伽利略自製望遠鏡之前，英國數學家、探險家托馬斯·哈里奧特已經用窺視鏡來觀測月球了。根據他的報告，哈里奧特注意到在月虧處有奇怪的斑點，但是並不能解釋現象的原因。由於接受了藝術薰陶和對明暗繪畫法的了解，伽利略意識到這些光斑與陰影組合實際上是一些月球的地形結構。雖然伽利略不是第一個通過望遠鏡觀測月球的人，但卻是第一個將其解釋為光在月球山與環形山所留下的陰影。在他的研究中，伽利略繪製了月球的地形圖表，估測這些山峰的高度。月球由此不再是之前如亞里士多德所認為的半透明的、完美的球體，也不是但丁所描述的第一個行星，一個永恆的珍珠，壯麗地直升入天堂般的蒼穹了。
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。
除非這次發現只是僥倖，否則天文學家很可能偵測到其他類似塞德娜這樣軌道為高度橢圓的天體，天文學家估計還有40至120個這類天體存在塞德娜運行的區域內。小行星148209的公轉軌道纇似塞德娜，近日點為44.3天文單位，遠日點為394天文單位，公轉週期為3,240年，其形成的過程可能跟塞德娜相同。天文學家提出每個解釋塞德娜橢圓軌道的機制都明確顯示出這樣天體結構及力學模式。如果海王星外天體存在，所有類似的天體都會有相當的近日點。如果塞德娜是從另一個旋轉方向與太陽相同的恆星系所捕獲的話，這樣的天體都會有低傾斜角，半長軸為100至500天文單位。如果它是從另一個旋轉方向與太陽相反的恆星系所捕獲的話，將會形成兩個群體，一個會有低傾斜角的軌道，另一個則有高傾斜角的軌道。恆星的重力將會導致天體近日點及傾斜角分散開來，角度及數量都是相異的。
根據瓦盧辛斯基的記錄，伽利略在1604年觀測並討論克卜勒超新星時作為天文學者而出名。由於這顆超新星沒有明顯的周日視差，伽利略認為它是一顆相距遙遠的天體，因此否決了亞里士多德對天體恆定的觀點。他對這種意見進行了公開宣揚，受到了強烈的抗議。1610年1月7日，伽利略通過望遠鏡觀察到了當時被描述為三個固定天體，因為渺小而幾乎看不見，它們都靠近木星，成一條橫跨的直線。第二天晚上觀測的結果是這些木星旁邊的天體改變了位置，那麼它們作為固定天體就無法解釋了。1月10日，伽利略發現它們其中的一個消失了，他認為天體藏到了木星的背後。幾天後，伽利略得出結論：它們在環繞木星運行。伽利略發現了木星四個衛星中的較大的三個，並於1月13日發現的最後的一個。伽利略將這四個一組命名為美第奇行星，致敬他未來的贊助人托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇和柯西莫的三個兄弟。然而，天文學家日後將它們改名為伽利略行星以紀念它們的發現者。這些行星如今被命名為艾奧、歐羅巴、伽倪墨得斯和卡利斯托。他就木星衛星的發現導致了天文學的一場革命，並持續至今：一個小行星圍繞著大行星運轉不符合亞里士多德的宇宙觀，後者認為所有天體都圍繞著地球運轉。許多天文學家和哲學家最初都否認伽利略的發現。他的發現日後被克里斯多福·克拉維斯證實，當他1611年訪問羅馬時獲得了英雄般的歡迎。伽利略在隨後的18個月中繼續觀察，到了1611年中他已經總結出相當精確的衛星運行周期。伽利略進展神速，以至於克卜勒認為這是不可能的。