Хулагу проявлял большой интерес к астрономии и считал, что расположение звёзд имеет прямое влияние на земные явления и события. Узнав об этом, Туси предложил ему построить в Мараге обсерваторию. Он хотел таким образом услужить науке и получить возможность влиять на Хулагу, чтобы привлечь хана к мирному и размеренному образу жизни учёных мужей, удерживая его тем самым от разрушительных войн и поощряя к развитию науки, мысли и культуры.

Хулагу согласился на строительство обсерватории, но, поскольку это требовало больших расходов, он поручил Туси взять на себя ответственность за сбор благотворительных средств и доходов с вакфов. Туси справился с этой задачей, однако для строительства самой обсерватории он нуждался в содействии других учёных. Поэтому он попросил монгольского правителя пригласить в Иран тех специалистов, которые из страха за свою жизнь разбежались по разным странам. Эта просьба также была удовлетворена. В Марагу съехались великие астрономы, математики и другие учёные, и, по строив обсерваторию, они стали развивать астрономию[332].

С помощью других учёных Туси познакомился с новыми астрономическими идеями, а его знаменитая книга «Зиджи Илхани» («Ильханские таблицы») стала итогом их совместной работы в этой обсерватории[333].

Кроме того, Туси сумел создать в Мараге большую библиотеку, где хранилось четыреста тысяч книг и где желающие могли проводить свои исследовательские работы, оберегая и развивая ценное исламское наследие.