Astrofysica is de studie van hoe sterren, planeten en andere dingen in het heelal werken, en hoe we daarover kunnen leren. Astrofysici gebruiken natuurkunde om te verklaren wat astronomen vinden en zien.
Astrofysica is ook de studie van hoe het heelal is ontstaan en hoe het in de loop van de tijd verandert. Dit deel van de astrofysica wordt kosmologie genoemd.
Lange tijd leken lichamen aan de hemel onveranderlijke bollen die in een cirkel bewogen. Maar op aarde vond groei en verval plaats, en de natuurlijke beweging verliep in een rechte lijn. Daarom dacht men dat het hemelgebied uit een fundamenteel ander soort materie bestond dan op aarde.
In de 16e en 17e eeuw begonnen natuurfilosofen als Nicolaus Copernicus, Johannes Kepler, Galileo, Descartes en Newton te beweren dat het hemelse en het aardse gebied uit soortgelijke materie bestonden en aan dezelfde natuurwetten onderworpen waren.
Toen ze konden achterhalen hoe de planeten bewogen, was de wetenschap van de astrofysica geboren. Sir Isaac Newton besefte dat dezelfde regels van de mechanica die hij op het aardoppervlak had gevonden, ook konden worden gebruikt om te voorspellen hoe de planeten bewogen. Hij zei: "Zo boven, zo beneden." Daarmee bedoelde hij dat we kunnen bestuderen hoe dingen op deze planeet werken om uit te vinden hoe dingen in de ruimte werken.
Later ontdekten wetenschappers dat ze, door naar het licht van sterren te kijken, konden achterhalen waar deze van gemaakt waren. Dit proces heet spectroscopie.
Er zijn twee hoofdtypen astrofysica:
