АСТРОФИЗИКА (грекше «астер – жұлдыз» + «физис – табиғат») – астрономияның аспан денелерінің физикалық қасиеттерін және оларда өтетін әрі ғарыштық кеңістіктегі үрдістерді зерттейтін саласы. Астрофизиканың негізгі бөлімдері: планеталардың және олардың серіктерінің физикасы, Күн физикасы, жұлдыздар атмосферасының физикасы, жұлдызаралық ортаның физикасы, жұлдыздардың ішкі құрылымының және олардың эволюциясының теориясы болып табылады. Жер жағдайында ашылған физикалық заңдар мен зерттеу әдістерін астрономияда пайдалану спектрлік талдаудан (анализден) басталды. Сәулелердің спектрлік талдау шалғайдағы ғарыштық нысандардың тығыздығын, температурасын, химиялық құрамын, сипаттамасын және ішкі қозғалыстарын және тіптен олардағы электр және магнит өрістерінің болатындығын анықтауға мүмкіндік ашты.
Осы жетістіктерге қарамастан классикалық астрофизиканың мүмкіндігі шектеулі болды. Оптикалық диапазондағы сәуле Жерге келіп жететін электрмагниттік сәуленің өте аз бөлігін ғана құрайды. ХХ ғасырдың орта шеніне дейін осы зерттеулер басымдылық көрсетіп келді. Радиоастрономияның қарқынды дамытылуы, термоядролық талдау туралы түсінікті қалыптастырды. Бұған дейінгі кезеңде сәулелік талдау кезінде жұлдыздар энергиясының көзі термоядролық реакция екені анықталған болатын.
Радиосәулелердің спектрлерін зерттеулер ғарыштық мазерлерді – жұлдызаралық газ молекулаларының күшті когерентті радиосәулелерін ашты. Ғаламнан электрондардың үдетілуіне байланысты өте жоғары, ультрарелятивті энергия анықталды. Осы электрондардың синхротрондық сәулесі радиодиапазондардан байқалды. Бөлшектердің үдетілу үрдісі жұлдыздардың асажаңа жұлдыздардың жарылысына (қопарылысына) байланысты туындайды. Осыған ұқсас үрдістер өтеауыр галактикалардың ядроларында өтеді. Жұлдыздардағы энергияны тасымалдауда және жұлдыздық жарылыстар мен гравитациялық қирауда (коллапста) нейтриноның маңызы үлкен екені белгілі болады. Жалпы салыстырмалық теорияны есепке алу қажет болды (әсіресе нейтрондық жұлдыздар мен қара апандар үшін).
1967 ж. импульстік радиосәуле – пульсарлар ашылды. Пульсарлардың импульстар аралығының өте жоғары тұрақтылығы әртүрлі жиіліктердегі радиоимпульстердің кешігіп келу эффектілерін зерттеуге мүмкіндік ашты. Ғарыштық рентген сәулелердің табиғатын зерттеу кезіндегі нейтрондық жұлдыздардың маңызы белгілі болды. Рентген сәулелерінің импульстік көздері – рентгендік барстерлер ашылды. Барстерлер осы кездегі түсінік бойынша аралары өте жақын қосарланған нейтрондық жұлдыздардағы заттардың құлап түсуінің (аккрециясының) себебі болып табылды.
Жұлдыздардың магнит өрісіндегі және жұлдызаралық ортадағы ғарыштық плазманың тәртібі ХХ ғасырдың ортасында тез дамытылған электрдинамиканың зерттеу пәніне айналды. Плазмадағы электрмагниттік үрдістер Күн тәжінің құрылымын протуберанцтердің пішінін, Күннің активтілігінің циклдігін тек Күн үшін ғана емес, Күн жүйесіндегі ең қуатты тұрақсыз үрдістер – Күндегі оталу үшін де анықталды. Осы оталулар әзірше Ғаламдағы ғарыштық сәуленің тууын тікелей зерттеуге арналған жалғыз үрдіс болып табылады.
Осы замандағы астрофизиканың бөлімдеріне: жоғары энергиялар және ғарыштық сәулелер, ядролық және нейтрондық, релятивтік және кванттық релятивтік астрофизика жатқызылған.