Nicolas, qui habite près de l'Observatoire de Paris, est fasciné par ce grand bâtiment austère et mystérieux. Que renferme la coupole qui le surmonte? Lors d'une visite guidée, il découvre l'immense lunette astronomique. Mais, le jour, on n'y voit rien d'autre que le ciel bleu de Paris. «L'observation se déroule la nuit», explique le guide. Alors Nicolas n'a plus qu'une idée : se laisser enfermer dans l'Observatoire pour y passer la nuit… La chance lui sourit : il tombe sur un vieux savant astronome qui l'initie aux secrets de l'observation au télescope. Ensemble, ils vont découvrir une nouvelle étoile, une «supernova».