Astrofizica este o ramură a astronomiei care analizează proprietățile și interacțiunile obiectelor cosmologice pe baza legii fizice cunoscute. Termenul este ușor înșelător, deoarece oricine se îndreaptă spre astronomie trebuie să fie și expert în fizică. Se poate spune că acest domeniu este foarte asemănător cu domeniile astronomiei și cosmologiei.
Cele două diviziuni principale din acest domeniu sunt astrofizica observațională și teoretică. Nu există astrofizică experimentală, deoarece scările și obiectele observate sunt mult prea mari sau prea îndepărtate pentru a putea experimenta cu tehnologia modernă. Deoarece lumina necesită timp să călătorească până la noi pe Pământ, cele mai îndepărtate regiuni ale universului sunt de fapt ferestre către universul antic, când universul era mult mai dens și mai energetic. Deoarece acest domeniu se ocupă uneori de teorii ale universului timpuriu, compact, se poate suprapune puternic cu fizica particulelor, care oferă predicții despre cum s-ar comporta materia în universul antic.
Astrofizicienii sunt cunoscuți pentru studierea unor fenomene precum găurile negre, galaxiile, superclusterele, stele neutronice, quasarii, Big Bang-ul, materia și energia întunecată, corzile cosmice, evoluția stelară, radiația cosmică de fond cu microunde și multe altele. Cosmosul este o arenă bună pentru studierea fizicii pure, deoarece la o scară atât de mare, tipul particular de element care alcătuiește obiectele devine mai puțin semnificativ, iar variabilele mai generale, cum ar fi masa și viteza, primează. Uneori, acest domeniu este numit „studiul celor foarte mari și foarte mici”.
Multe perspective importante pentru înțelegerea de către omenire a universului au fost contribuite de către astrofizicieni. Ei au prezis vârsta probabilă a universului, dimensiunea universului observabil, cât va dura Soarele înainte de a-și epuiza combustibilul nuclear, comunitatea găurilor negre și a altor corpuri cerești exotice, cum arăta universul cu miliarde de ani în urmă. , temperatura medie a spațiului interstelar sau intergalactic, formele galaxiilor și modul în care materia este distribuită în universul observabil. Astrofizica continuă să evolueze și să producă noi perspective asupra structurii universului.