Astrophysik ist ein Zweig der Astronomie, der die Eigenschaften und Wechselwirkungen kosmologischer Objekte basierend auf bekannten physikalischen Gesetzen analysiert. Der Begriff ist leicht irreführend, denn jeder, der in die Astronomie einsteigt, muss auch Physik beherrschen. Man kann sagen, dass dieses Gebiet den Gebieten der Astronomie und Kosmologie sehr ähnlich ist.
Die beiden Hauptabteilungen in diesem Bereich sind die beobachtende und die theoretische Astrophysik. Es gibt keine experimentelle Astrophysik, weil die zu beobachtenden Skalen und Objekte viel zu groß oder zu weit entfernt sind, um mit moderner Technologie zu experimentieren. Da Licht Zeit braucht, um zu uns auf der Erde zu gelangen, sind die entferntesten Regionen des Universums tatsächlich Fenster in das alte Universum, als das Universum viel dichter und energiereicher war. Da sich dieses Gebiet manchmal mit Theorien des frühen, kompakten Universums beschäftigt, kann es sich stark mit der Teilchenphysik überschneiden, die Vorhersagen darüber liefert, wie sich Materie im antiken Universum verhalten würde.
Astrophysiker sind dafür bekannt, Phänomene wie Schwarze Löcher, Galaxien, Superhaufen, Neutronensterne, Quasare, den Urknall, dunkle Materie und Energie, kosmische Strings, die Sternentwicklung, die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung und viele andere zu studieren. Der Kosmos ist ein guter Schauplatz für das Studium der reinen Physik, da in so großen Maßstäben die besondere Art von Element, aus der Objekte bestehen, an Bedeutung verliert und allgemeinere Variablen wie Masse und Geschwindigkeit Vorrang haben. Manchmal wird dieses Feld „das Studium des ganz Großen und des ganz Kleinen“ genannt.
Viele wichtige Erkenntnisse zum Verständnis der Menschheit vom Universum wurden von Astrophysikern beigesteuert. Sie haben das wahrscheinliche Alter des Universums vorhergesagt, die Größe des beobachtbaren Universums, wie lange die Sonne überleben wird, bevor sie ihren Kernbrennstoff erschöpft, die Gemeinsamkeit von Schwarzen Löchern und anderen exotischen Himmelskörpern, wie das Universum vor Milliarden von Jahren aussah , die durchschnittliche Temperatur des interstellaren oder intergalaktischen Raums, die Formen von Galaxien und die Art und Weise, wie Materie im beobachtbaren Universum verteilt ist. Die Astrophysik entwickelt sich immer weiter und liefert neue Einblicke in die Struktur des Universums.