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El Observatorio Astronómico o Telescopio Vaticano, es un instituto de investigación científica que depende directamente de la Santa Sede, teniendo como órgano superior de referencia el Governatorato del Estado de la Ciudad del Vaticano.

El Telescopio Vaticano puede ser considerado uno de los Observatorios astronómicos más antiguos del mundo. Su origen se remonta a la segunda mitad del siglo XVI, cuando en 1578, el papa Gregorio XIII hizo erigir en el Vaticano la Torre de los Vientos y encargó a los jesuitas astrónomos y matemáticos del Colegio Romano que preparasen la reforma del calendario promulgada después en 1582. Desde entonces, la Santa Sede no ha cesado nunca de manifestar el propio interés y apoyo a la investigación astronómica. Esta antigua tradición alcanzó su cénit en el siglo veinte con las investigaciones realizadas en el Colegio Romano por el famoso astrónomo jesuita, padre Angelo Secchi, que fue el primero en clasificar las estrellas según sus espectros. A partir de esta larga y rica tradición, León XIII, para contrarrestar las persistentes acusaciones contra la Iglesia de ser contraria al progreso científico, con el Motu proprio Ut mysticam del 14 de marzo de 1891, fundó el Observatorio de la colina vaticana, detrás de la Basílica de San Pedro.

El Observatorio funcionó en el Vaticano poco más de 40 años, con director y personal procedente de varias órdenes religiosas como barnabitas, oratorianos, agustinos, jesuitas, ocupándose principalmente de la ejecución, junto con otros observatorios, del gran programa internacional de la Carta Fotográfica del cielo. En 1910, San Pío X amplió los espacios del Observatorio con la asignación del inmueble que León XIII había mandado construir en los jardines vaticanos, y nombró como Director al jesuita, padre G. Hagen.  A comienzos de los años treinta, debido al aumento de luz eléctrica por el crecimiento urbano de la Ciudad Eterna, el cielo de Roma adquirió tal luminosidad que hizo imposible a los astrónomos el estudio de las estrellas más débiles. Pío XI dispuso entonces que el Observatorio se trasladase a la residencia estiva de Castelgandolfo, sobre las colinas Albani, a unos 35 km al sur de Roma. En este ambiente tan rico de historia, en torno a 1935, fue refundado y confiado a los jesuitas un moderno Observatorio dotado de tres nuevos telescopios y de un laboratorio astrofísico para análisis espectroquímicos. Entre los varios programas de estudio que inició el nuevo ente se encuentra, de modo particular, una importante investigación sobre las estrellas variables. Más tarde, en 1957, con la instalación de un telescopio de campo amplio, tipo Schmidt, y de un moderno centro de cálculo, se pudo extender la investigación a otros campos, como el desarrollo de nuevas técnicas para la clasificación de las estrellas según sus espectros, investigación todavía en curso en el Observatorio.

Debido a la constante extensión de la ciudad de Roma y de sus entornos, el cielo de Castelgandolfo se hizo tan luminoso que obligó otra vez a los astrónomos a cambiar de lugar para sus observaciones. Así, en 1981, por primera vez en su historia, el Observatorio fundó un segundo centro de investigación, el “Vatican Observatory Research Group (VORG)” en Tucson, Arizona. Los astrónomos del Vaticano poseen sus oficinas en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y, con una absoluta paridad de examen de las propuestas de observación, pueden acceder a todos los modernos telescopios situados en la zona. En 1993 el Observatorio, en colaboración con el Observatorio Steward, concluyó la construcción del Telescopio Vaticano de Tecnología Avanzada (VATT) que fue colocado en el Monte Graham (Arizona), el mejor sitio astronómico del continente norteamericano. El VATT es el primer telescopio óptico-infrarrojo que forma parte del Observatorio Internacional del Monte Graham: un proyecto que se completará en los próximos años con la construcción de otros grandes y sofisticados telescopios. El espejo primario del VATT, de casi 2 metros de diámetro, es el primero que ha sido construido con la nueva técnica de horno girable. Teniendo a disposición un telescopio propio, los astrónomos del Observatorio pueden finalmente desarrollar en Tucson, como lo hicieran en años pasados en Castelgandolfo, programas continuos de investigación a largo plazo. De este modo, desde los dos centros de Castelgandolfo y Tucson, el Observatorio Vaticano continua sus estudios sobre modelos cosmológicos, clasificaciones espectrales de estrellas peculiares, distribución de estrellas ricas y pobres en metales, estrellas binarias con cambios de materia, material presente en las nubes oscuras en las que se forman nuevas estrellas, polvo que rodea las estrellas jóvenes, historia de la ciencia, y otros. El Observatorio desarrolla estos programas en colaboración con muchos institutos astronómicos internacionales como Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Finlandia, Italia, Lituania, Sud Africa y Estados Unidos, y es miembro de la Unión Astronómica Internacional (IAU) y del Centro Internacional de Astrofísica Relativística (ICRA). 

En 1987, el Observatorio Vaticano, en colaboración con el Centro para la Teología y las Ciencias Naturales con sede en Berkeley, California, inició una serie de seminarios de estudio en campo interdisciplinar para estudiar la acción divina en perspectiva científica desde la ciencia, la filosofía y la teología.

En la Biblioteca de Castelgandolfo, que agrupa unos 22.000 volúmenes, se encuentra una preciosa colección de libros antiguos con obras de Copérnico, Galileo, Newton, Kepler, Brahe, Clavio, Secchi. Hay también una importante colección de meteoritos, preciosos para aportar informaciones sobre el inicio del sistema solar. Los resultados de las investigaciones realizadas se publican en revistas internacionales. El Informe Anual se envía a unos 400 institutos esparcidos por todo el mundo. Aproximadamente cada dos años se organizan  encuentros internacionales a los que se invita una veintena de científicos para tratar argumentos que son objeto de estudio del Observatorio, y cuyas actas se publican después en un volumen propio. En 1986, por primera vez se organizó en Castelgandolfo una escuela estiva de astronomía de un mes para 25 estudiantes procedentes de varias partes del mundo, en la que estudiosos eminentes desarrollaron programas sobre argumentos particulares. La iniciativa se repitió en 1988 y desde entonces ha adquirido un ritmo bienal. En Castelgandolfo además, en períodos más o menos largos, se da acogida a científicos que desean colaborar en las investigaciones de nuestros astrónomos.

El Observatorio está financiado anualmente por la Santa Sede, sin embargo, para la realización de programas específicos como el VATT, cuenta con la ayuda de amigos y benefactores y, con este fin se ha fundado la Sociedad “Vatican Observatory Foundation”, exenta de tasas en el Estado de Arizona.