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Questo articolo riguarda l'uso della Fisica e della Chimica per determinare la natura degli oggetti astronomici. Per l'uso della Fisica per determinare le loro posizioni e movimenti, si veda Meccanica celeste. Per lo studio fisico della struttura dell'Universo, su scala più grande, si veda Cosmologia fisica.

L'Astrofisica è il ramo dell'Astronomia che impiega i principi della Fisica e della Chimica “per accertare la natura degli oggetti astronomici, piuttosto che le loro posizioni, o i loro movimenti nello spazio”. ¹⁾ Tra gli oggetti studiati ci sono il Sole, altre stelle, galassie, pianeti extrasolari, il mezzo interstellare e lo sfondo cosmico delle microonde. ²⁾ Le loro emissioni sono esaminate in tutte le parti dello spettro elettromagnetico e le proprietà esaminate includono luminosità, densità, temperatura e composizione chimica. Poiché l'Astrofisica è un argomento molto vasto, gli astrofisici applicano generalmente molte discipline della Fisica, tra le quali: Meccanica, Elettromagnetismo, Meccanica statistica, Termodinamica, Meccanica quantistica, Relatività, Fisica nucleare e delle particelle.

In pratica, la moderna ricerca astronomica spesso implica una notevole quantità di lavoro nei regni della fisica teorica e osservativa. Alcune aree di studio per gli astrofisici includono i loro tentativi di determinare le proprietà della materia oscura, dell'energia oscura e dei buchi neri; se è possibile o meno il viaggio nel tempo, se possono formarsi wormhole o se il multiverso esiste. ³⁾ Gli argomenti studiati dagli astrofisici teorici includono la formazione e l'evoluzione del Sistema Solare; la dinamica stellare e l'evoluzione; la Magnetoidrodinamica; la struttura su larga scala della materia nell'Universo; l'origine dei Raggi cosmici; la Relatività generale e la Cosmologia fisica, compresa la Cosmologia delle stringhe e la Fisica delle astroparticelle.