Con le sue osservazione del cielo, Galileo ha aperto nuovi orizzonti che ancora oggi attendono di essere completamente esplorati. Prima del cannocchiale, l'osservazione era limitata alle poche migliaia di stelle visibili ad occhio nudo. Poi da quelle notti del 1609 è iniziata un'avventura, che ancora non è conclusa, per costruire telescopi sempre più potenti e vedere stelle, o in generale sorgenti astronomiche, sempre più deboli.
Fin dagli inizi, lo sviluppo degli strumenti di osservazione del cielo è stato una rincorsa fra capacità tecnologiche ed esigenze scientifiche. Da un punto di vista tecnico due sono gli elementi da considerare per la costruzione di un telescopio: da un lato la capacità di produrre e lavorare lenti e specchi di dimensioni sempre maggiori e dall'altro quella di riuscire a costruire una struttura meccanica di precisione che, senza deformarsi, possa sostenere il peso delle componenti ottiche, mentre si muove, per puntare diverse zone del cielo.
La funzione principale della lente del telescopio è quella di aumentare la superficie di raccolta della debole luce che proviene dalle stelle. Più grande è la lente o lo specchio del telescopio e più deboli sono le stelle che si possono vedere. Stelle più deboli sono spesso anche più lontane da noi e quindi con telescopi più grandi si amplia la porzione di Universo che possiamo vedere e studiare.
Nei quattro secoli che sono trascorsi dall'invenzione del cannocchiale le dimensioni dei telescopi sono andate crescendo in maniera esponenziale, dai pochi centimetri delle lenti di Galileo agli specchi di 8-10 metri dei più grandi telescopi oggi in funzione. La necessità di costruire e utilizzare strumenti sempre più complessi ha portato a metà del XVIII secolo, anche in Italia, alla fondazione di diversi Osservatori Astronomici. Tra questi, nel 1767, l'Osservatorio Astronomico di Padova che da allora è ospitato nella torre principale del Castello Carrarese.
La storia dell'Osservatorio riflette lo sviluppo della ricerca astronomica mondiale. I primi strumenti acquisiti sono dei lunghi telescopi rifrattori, destinati principalmente a misurare la posizione delle stelle. La scelta di posizionare gli strumenti sulla sommità di una torre aveva lo scopo di rendere più facile osservare l'orizzonte e, quindi, il momento del tramonto e del sorgere delle stelle. Questi sono gli interessi dell'astronomia dell''800.
Agli inizi del '900 comincia una nuova era con lo sviluppo dell'astrofisica: ora si vuole non solo studiare la posizione dei corpi celesti, ma anche capire come sono fatti. I telescopi diventano sempre più grandi e, per elevarsi dalla foschia della pianura, vengono portati sulle montagne. Così nel 1942 viene inaugurato ad Asiago il telescopio Galileo con uno specchio di 1,2 metri di diametro e, poi, nel 1973 entra in funzione, a pochi chilometri di distanza a Cima Ekar, il telescopio Copernico di 1,8 metri. Quest'ultimo è ancora oggi il più grande telescopio in funzione sul suolo nazionale.
Questo è il periodo in cui si consolida l'astrofisica moderna. Con la misura della distanza di stelle e galassie si costruiscono mappe dell'Universo che ci circonda, si studiano i meccanismi che rendono le stelle luminose e, quindi, si capisce come le stelle nascono, brillano e poi si spengono. Si cominciano anche a delineare la struttura e la dinamica degli insiemi di stelle, gli ammassi stellari e le galassie. Da queste ricerche nascono nuove domande che richiedono la costruzione di telescopi ancora più grandi.
All'inizio degli anni '90 l'Osservatorio di Padova si trova impegnato nella costruzione del nuovo telescopio nazionale di 3.6m di diametro. Ormai si era capito che la turbolenza dell'atmosfera è uno degli elementi che rendono difficile l'osservazione delle stelle ed inizia la caccia ai quei luoghi speciali della Terra dove, per una favorevole coincidenza tra morfologia e meteorologia la turbolenza atmosferica è ridotta. Dopo una lunga ricerca, il nuovo telescopio nazionale, che ancora una volta è dedicato a Galileo, venne collocato nell'isola di La Palma nell'arcipelago delle Canarie.
Le nuove imprese richiedono risorse finanziarie e capacità tecniche sempre maggiori.
Mentre Galileo costruiva da solo gli strumenti con cui poi osservava il cielo e ancora pochi decenni fa l'Osservatorio di Padova progettava e costruiva in casa i propri telescopi, le imprese di oggi rendono necessari grandi istituti e consorzi internazionali.
Per questo alcuni anni fa l'Osservatorio di Padova assieme a tutti gli altri Osservatori Astronomici d'Italia è confluito nell'I.N.A.F., l'Istituto Nazionale di Astrofisica.
A loro volta gli astrofisici italiani partecipano con quelli di molti altri paesi europei, all'Osservatorio Europeo del Sud (E.S.O.) che pochi anni fa ha costruito a Paranal, una montagna delle Ande Cilene, la più grande stazione osservativa al mondo, con i suoi 4 telescopi da 8.2m di diametro. Contemporaneamente, italiani assieme a tedeschi ed americani, hanno costruito LBT un telescopio che in una singola montatura ospita due specchi da 8.4m di diametro e che è stato posizionato sul Monte Graham, in Arizona.
Le capacità di questi grandi telescopi sono limitate perfino dalla piccola turbolenza atmosferica presente anche nei luoghi privilegiati dove sono posizionati. Per contrastare tale problema in questi anni si sta sviluppando una nuova tecnologia, quella delle cosiddette ottiche adattive. Si tratta di una tecnica in cui gli specchi vengono "deformati" in modo controllato e con grande rapidità per compensare le fluttuazioni dell'atmosfera e, quindi, rendere le immagini più nitide. Questa è una tecnologia di frontiera su cui il nostro Osservatorio ha oggi una posizione leader.
I telescopi di nuova generazione hanno portato a scoperte sorprendenti, in particolare quella che l'espansione dell'Universo è accelerata da una ancora misteriosa energia oscura. Allo stesso tempo le nuove osservazioni stanno aiutando a dipanare il mistero sull'origine ed evoluzione delle galassie, sul buco nero che si trova al centro della nostra galassia e sull'origine dei lampi di luce gamma, enormi esplosioni che sono visibili fino a limiti dell'Universo. In questi ultimi anni, la scoperta di qualche centinaio di pianeti extra-solari che orbitano attorno a stelle vicine ha riportato l'attenzione su una delle domande di fondo che motivano la nostra indagine dell'Universo ovvero: esistono altre forme di vita al di fuori della Terra ?
Negli anni '60 per rispondere a questa domanda si era tentata una scorciatoia cercando direttamente i possibili segnali radio inviati da una ipotetica civiltà extraterrestre intelligente. Poiché questa strada non ha portato a risultati utili si sta oggi cercando di ripartire dalle fondamenta. Prima di tutto si è cercato di dimostrare che pianeti extra-solari effettivamente esistano cosa che, come detto prima, ormai è stato dimostrato. Ora si tratta di trovare pianeti simili alla Terra che orbitano attorno a stelle simili al Sole, con l'idea che vi siano le condizioni ideali per permettere l'apparizione della vita.
Una volta identificati dei pianeti terrestri il passo successivo e verificare se su questi vi siano tracce della presenza di vita.
Questo non è possibile nemmeno con i più grandi telescopi esistenti perché i pianeti, specie quelli piccoli come la Terra, sono poco luminosi e si perdono nella luce della stella attorno a cui orbitano. Questa è una delle motivazioni scientifiche per cui proprio in questi mesi si stanno definendo i dettagli di una nuova impresa con la progettazione di un telescopio che avrà uno specchio di ben 42m di diametro e che permetterà l'osservazione diretta di pianeti terrestri.
Assieme al nuovo telescopio si stanno sviluppando, anche all'Osservatorio di Padova, degli strumenti dedicati che permetteranno di scomporre ed analizzare la luce dei pianeti e verificare la possibile presenza di ossigeno, uno dei segni caratteristici della vita.
L'origine e il destino dell'Universo con il mistero dell'energia oscura, la fisica degli oggetti compatti, stelle a neutroni e buchi neri, l'evoluzione dell'Universo dal big-bang fino ai pianeti, stelle, galassie che vediamo oggi, la ricerca di prove dell'esistenza di vita extraterrestre questi sono i grandi temi dell'astrofisica del nuovo millennio che assorbiranno le energie degli astronomi di tutto il mondo per i prossimi decenni.