ฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ประยุกต์ใช้วิธีการและหลักการของฟิสิกส์และเคมีในการศึกษาวัตถุและปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ รวมถึงจักรวาล^{[ 1 ] [ 2 ]} ดังที่ เจมส์ คีเลอร์หนึ่งในผู้ก่อตั้งสาขาวิชานี้กล่าวไว้ว่า ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ "มุ่งที่จะตรวจสอบธรรมชาติของเทห์ฟากฟ้า มากกว่าตำแหน่งหรือการเคลื่อนที่ของพวกมันในอวกาศ— ว่าพวกมันคือ อะไรมากกว่าว่า พวกมันอยู่ ที่ไหน " ^{[ 3 ]}ซึ่งเป็นสิ่งที่ศึกษาในกลศาสตร์ท้องฟ้าฟิสิกส์ดาราศาสตร์ยังถูกนำมาใช้ในการออกแบบและวางแผนเส้นทางสำหรับยานอวกาศด้วย

ในบรรดาสิ่งที่ศึกษานั้นได้แก่ดวงอาทิตย์ ( ฟิสิกส์ดวงอาทิตย์ ) ดาวฤกษ์ดวงอื่นกาแล็กซีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะสสารระหว่างดาวและ พื้น หลังไมโครเวฟของจักรวาล^{[ 4 ] [ 5 ]}การปล่อยรังสีจากวัตถุเหล่านี้จะถูกตรวจสอบในทุกส่วนของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าและคุณสมบัติที่ตรวจสอบได้แก่ความสว่างความหนาแน่นอุณหภูมิและ องค์ประกอบ ทางเคมีเนื่องจากฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นสาขาที่กว้างมากนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จึงประยุกต์ใช้แนวคิดและวิธีการจากหลายสาขาวิชาของฟิสิกส์ รวมถึงกลศาสตร์คลาสสิกแม่เหล็กไฟฟ้ากลศาสตร์สถิติอุณหพลศาสตร์กลศาสตร์ ควอนตัม ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ฟิสิกส์ นิวเคลียร์และอนุภาคและฟิสิกส์อะตอมและโมเลกุล

ในทางปฏิบัติ การวิจัยทางดาราศาสตร์สมัยใหม่มักเกี่ยวข้องกับงานจำนวนมากในขอบเขตของ ฟิสิกส์ เชิงทฤษฎีและการสังเกตการณ์ บางสาขาการศึกษาสำหรับนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ได้แก่ คุณสมบัติของสสารมืดพลังงานมืดหลุมดำและวัตถุท้องฟ้าอื่นๆและต้นกำเนิดและชะตากรรมสุดท้ายของจักรวาล^{[ 4 ]}หัวข้อที่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีศึกษายังรวมถึงการก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ พลศาสตร์และวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ การ ก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซี พลศาสตร์ของแม่เหล็กไฟฟ้าโครงสร้างขนาดใหญ่ของสสารในจักรวาลรังสีคอสมิกทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและจักรวาลวิทยาควอนตัมและ ฟิสิกส์ (การศึกษาทางกายภาพของโครงสร้างขนาดใหญ่ที่สุดของจักรวาล) รวมถึง จักรวาลวิทยา สตริงและฟิสิกส์อนุภาคดาราศาสตร์

ดาราศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์โบราณที่แยกตัวออกจากการศึกษาฟิสิกส์ภาคพื้นดินมานานแล้ว ใน มุมมอง ของอริสโตเติลวัตถุบนท้องฟ้าปรากฏเป็นทรงกลม ที่ไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งการเคลื่อนที่เพียงอย่างเดียวคือการเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นวงกลม ในขณะที่โลกเป็นอาณาจักรที่เกิดการเจริญเติบโตและการเสื่อมสลายและการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติเป็นเส้นตรงและสิ้นสุดลงเมื่อวัตถุที่เคลื่อนที่ไปถึงเป้าหมายดังนั้นจึงเชื่อกันว่าบริเวณท้องฟ้าประกอบด้วยสสารประเภทที่แตกต่างจากที่พบในโลกอย่างสิ้นเชิง ไม่ว่าจะเป็นไฟตามที่เพลโต กล่าว หรืออีเธอร์ ตาม ที่อริสโตเติลกล่าว^{[ 6 ] [ 7 ]} ในช่วงศตวรรษที่ 17 นักปรัชญาธรรมชาติเช่นกาลิเลโอ [ ^{8 ]}เดส์การ์ต [ ^{9 ] และ}นิวตัน^{[ 10 ]}เริ่มยืนยันว่าบริเวณท้องฟ้าและโลกประกอบด้วยวัสดุประเภทเดียวกันและอยู่ภายใต้^{กฎธรรมชาติ}เดียวกัน^{[ 11 ]} ความท้าทายของพวกเขาคือยังไม่มีการประดิษฐ์เครื่องมือที่จะใช้พิสูจน์ข้อกล่าวอ้างเหล่านี้^{[ 12 ]}

ตลอดช่วงศตวรรษที่ 19 การวิจัยทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่งานประจำในการวัดตำแหน่งและคำนวณการเคลื่อนที่ของวัตถุทางดาราศาสตร์^{[ 13 ] [ 14 ]} ดาราศาสตร์แขนงใหม่ ซึ่งต่อมาจะถูกเรียกว่าฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เริ่มปรากฏขึ้นเมื่อวิลเลียม ไฮด์ วอลลาสตันและโจเซฟ ฟอน ฟราวน์โฮเฟอร์ค้นพบโดยอิสระว่า เมื่อแยกแสงจากดวงอาทิตย์ จะสังเกตเห็น เส้นมืด จำนวนมาก (บริเวณที่มีแสงน้อยหรือไม่มีแสงเลย) ในสเปกตรัม[ ^{15 ] ใน}ปี 1860 นักฟิสิกส์กุสตาฟ เคิร์ชฮอฟฟ์และนักเคมีโรเบิร์ต บุนเซนได้แสดงให้เห็นว่าเส้นมืดในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์สอดคล้องกับเส้นสว่าง ในสเปกตรัมของก๊าซที่รู้จัก ซึ่ง เป็นเส้นเฉพาะที่สอดคล้องกับ ธาตุเคมีเฉพาะ^{[ 16 ]}เคิร์ชฮอฟฟ์ สรุปว่าเส้นมืดในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์เกิดจากการดูดซับโดยธาตุเคมีในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์^{[ 17 ]}ด้วยวิธีนี้จึงพิสูจน์ได้ว่าธาตุเคมีที่พบในดวงอาทิตย์และดวงดาวก็พบได้บนโลกเช่นกัน

ในบรรดาผู้ที่ขยายการศึกษาสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์นั้น มีนอร์แมน ล็อกเยอร์ซึ่งในปี พ.ศ. 2411 ได้ตรวจพบเส้นสว่างและเส้นมืดในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ โดยทำงานร่วมกับนักเคมีเอ็ดเวิร์ด แฟรงก์แลนด์เพื่อตรวจสอบสเปกตรัมของธาตุต่างๆ ที่อุณหภูมิและความดันต่างๆ เขาไม่สามารถเชื่อมโยงเส้นสีเหลืองในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์กับธาตุใดๆ ที่รู้จักได้ ดังนั้นเขาจึงอ้างว่าเส้นดังกล่าวแสดงถึงธาตุใหม่ ซึ่งต่อมาเรียกว่าฮีเลียม ตามชื่อของ เฮลิออส เทพเจ้า แห่ง ดวงอาทิตย์ในตำนานกรีก^{[ 18 ] [ 19 ]}

ในปี พ.ศ. 2428 Edward C. Pickeringได้ริเริ่มโครงการจัดประเภทสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่ ทะเยอทะยาน ณ หอดูดาววิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งทีมงานนักคำนวณหญิงได้แก่Williamina Fleming , Antonia MauryและAnnie Jump Cannonได้จัดประเภทสเปกตรัมที่บันทึกไว้บนแผ่นฟิล์มถ่ายภาพ ภายในปี พ.ศ. 2433 ได้มีการจัดทำแคตตาล็อกของดาวฤกษ์มากกว่า 10,000 ดวง โดยจัดกลุ่มดาวฤกษ์เหล่านั้นออกเป็น 13 ประเภทสเปกตรัม ตามวิสัยทัศน์ของ Pickering ภายในปี พ.ศ. 2467 Cannon ได้ขยายแคตตาล็อกเป็น 9 เล่ม และมีดาวฤกษ์มากกว่าหนึ่งในสี่ล้านดวง พัฒนาระบบการจัดประเภทของฮาร์วาร์ดซึ่งได้รับการยอมรับให้ใช้ทั่วโลกในปี พ.ศ. 2465 ^{[ 20 ]}

ในปี พ.ศ. 2438 George Ellery HaleและJames E. Keelerพร้อมด้วยบรรณาธิการร่วมอีกสิบคนจากยุโรปและสหรัฐอเมริกา^{[ 21 ]} ได้ก่อตั้งThe Astrophysical Journal: An International Review of Spectroscopy and Astronomical Physics [ ^{22 ] โดย} มีจุดประสงค์เพื่อให้วารสารนี้เติมเต็มช่องว่างระหว่างวารสารด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ โดยเป็นแหล่งตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้สเปกโทรสโคปในทางดาราศาสตร์ การวิจัยในห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ดาราศาสตร์อย่างใกล้ชิด รวมถึงการหาความยาวคลื่นของสเปกตรัมโลหะและก๊าซ และการทดลองเกี่ยวกับการแผ่รังสีและการดูดกลืน ทฤษฎีเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ ดาวหาง ดาวตก และเนบิวลา และเครื่องมือสำหรับกล้องโทรทรรศน์และห้องปฏิบัติการ^{[ 21 ]}

ประมาณปี 1920 หลังจากการค้นพบแผนภาพเฮิรตสปรุง-รัสเซลล์ซึ่งยังคงใช้เป็นพื้นฐานในการจำแนกประเภทดาวฤกษ์และวิวัฒนาการของดาวฤกษ์อาร์เธอร์ เอ็ดดิงตันได้คาดการณ์ถึงการค้นพบและกลไกของกระบวนการฟิวชั่นนิวเคลียร์ ใน ดาวฤกษ์ในบทความของเขาเรื่องThe Internal Constitution of the Stars [ ^{23 ] [ 24 ] ใน}เวลานั้น แหล่งพลังงานของดาวฤกษ์ยังคงเป็นปริศนาอย่างสมบูรณ์ เอ็ดดิงตันคาดการณ์ได้อย่างถูกต้องว่าแหล่งพลังงานคือการหลอมรวมของไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ซึ่งปลดปล่อยพลังงานมหาศาลตามสมการของไอน์สไตน์E = mc² ^นี่ เป็นการพัฒนาที่น่าทึ่งเป็นพิเศษ เนื่องจากในเวลานั้น ยังไม่มีการค้นพบพลังงานฟิวชั่นและเทอร์โมนิวเคลียร์ และแม้กระทั่งว่าดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน (ดูความเป็นโลหะ ) ^{[ 25 ]}

ในปี พ.ศ. 2468 เซซิเลีย เฮเลนา เพย์น (ต่อมาคือเซซิเลีย เพย์น-กาโปชกิน ) ได้เขียนวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกที่มีอิทธิพลที่วิทยาลัยแรดคลิฟฟ์ซึ่งเธอได้ประยุกต์ใช้ทฤษฎีการแตกตัวเป็นไอออนของซาฮาเข้ากับชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์เพื่อเชื่อมโยงชั้นสเปกตรัมกับอุณหภูมิของดาวฤกษ์^{[ 26 ]} ที่สำคัญที่สุด เธอค้นพบว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นองค์ประกอบหลักของดาวฤกษ์ ไม่ใช่องค์ประกอบของโลก แม้ว่าเอ็ดดิงตันจะแนะนำ แต่การค้นพบนี้ไม่คาดคิดมาก่อนจนผู้อ่านวิทยานิพนธ์ของเธอ (รวมถึงรัสเซล ) โน้มน้าวให้เธอแก้ไขข้อสรุปก่อนตีพิมพ์ อย่างไรก็ตาม การวิจัยในภายหลังได้ยืนยันการค้นพบของเธอ^{[ 27 ] [ 28 ]}

By the end of the 20th century, studies of astronomical spectra had expanded to cover wavelengths extending from radio waves through optical, x-ray, and gamma wavelengths.^[29] In the 21st century, it further expanded to include observations based on gravitational waves.

Observational astronomy is a division of the astronomical science that is concerned with recording and interpreting data, in contrast with theoretical astrophysics, which is mainly concerned with finding out the measurable implications of physical models. It is the practice of observing celestial objects by using telescopes and other astronomical apparatus.

Most astrophysical observations are made using the electromagnetic spectrum.

• Radio astronomy studies radiation with a wavelength greater than a few millimeters. Example areas of study are radio waves, usually emitted by cold objects such as interstellar gas and dust clouds; the cosmic microwave background radiation which is the redshifted light from the Big Bang; pulsars, which were first detected at microwave frequencies. The study of these waves requires very large radio telescopes.
• Infrared astronomy studies radiation with a wavelength that is too long to be visible to the naked eye but is shorter than radio waves. Infrared observations are usually made with telescopes similar to the familiar optical telescopes. Objects colder than stars (such as planets) are normally studied at infrared frequencies.
• Optical astronomy was the earliest kind of astronomy. Telescopes paired with a charge-coupled device or spectroscopes are the most common instruments used. The Earth's atmosphere interferes somewhat with optical observations, so adaptive optics and space telescopes are used to obtain the highest possible image quality. In this wavelength range, stars are highly visible, and many chemical spectra can be observed to study the chemical composition of stars, galaxies, and nebulae.
• ดาราศาสตร์รังสี อัลตราไวโอเลตรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมาศึกษาปรากฏการณ์ที่มีพลังงานสูงมาก เช่นพัลซาร์คู่หลุมดำแมกนีตาร์และอื่นๆ อีกมากมาย รังสีเหล่านี้ไม่สามารถทะลุผ่านชั้นบรรยากาศของโลกได้ดี มีสองวิธีที่ใช้ในการสังเกตส่วนนี้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่กล้องโทรทัศน์อวกาศและกล้องโทรทัศน์เชเรนคอฟในอากาศแบบถ่ายภาพ (IACT) ที่ติดตั้งบนพื้นดิน ตัวอย่างของหอดูดาวประเภทแรก ได้แก่RXTE , หอดูดาวรังสีเอ็กซ์จันทราและหอดูดาวรังสีแกมมาคอมป์ตันตัวอย่างของ IACT ได้แก่ระบบสเตอริโอสโคปิกพลังงานสูง (HESS) และกล้องโทรทัศน์MAGIC

นอกจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว แทบจะไม่มีอะไรที่สามารถสังเกตได้จากโลกซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากระยะทางไกลๆ มีการสร้างหอดู ดาวคลื่นความโน้มถ่วง ขึ้นบ้าง แต่คลื่นความโน้มถ่วงนั้นตรวจจับได้ยากมาก นอกจากนี้ยังมีการสร้างหอดู ดาวนิวตริโนขึ้นด้วย โดยส่วนใหญ่เพื่อศึกษาดวงอาทิตย์ ส่วนรังสีคอสมิกซึ่งประกอบด้วยอนุภาคพลังงานสูงมากนั้น สามารถสังเกตได้ว่าพุ่งชนชั้นบรรยากาศของโลก

การสังเกตการณ์อาจแตกต่างกันไปตามช่วงเวลา การสังเกตการณ์ด้วยแสงส่วนใหญ่ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมง ดังนั้นปรากฏการณ์ที่เปลี่ยนแปลงเร็วกว่านั้นจึงไม่สามารถสังเกตได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ข้อมูลทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับวัตถุบางอย่างมีให้ใช้งานได้ ครอบคลุมหลายศตวรรษหรือหลายพันปีในทางกลับกัน การสังเกตการณ์ด้วยคลื่นวิทยุอาจพิจารณาเหตุการณ์ในช่วงเวลาเพียงมิลลิวินาที ( พัลซาร์มิลลิวินาที ) หรือรวมข้อมูลหลายปีเข้าด้วยกัน ( การศึกษา การชะลอตัวของพัลซาร์ ) ข้อมูลที่ได้จากช่วงเวลาที่แตกต่างกันเหล่านี้จึงแตกต่างกันมาก

การศึกษาดวงอาทิตย์มีความสำคัญเป็นพิเศษในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ เนื่องจากระยะทางที่ไกลมากจากดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ ทำให้สามารถสังเกตดวงอาทิตย์ได้อย่างละเอียดในแบบที่ดาวฤกษ์ดวงอื่นเทียบไม่ได้ การทำความเข้าใจดวงอาทิตย์เป็นแนวทางสำคัญในการทำความเข้าใจดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ

หัวข้อเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของดาวฤกษ์ หรือวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ มักถูกจำลองโดยการวางดาวฤกษ์ประเภทต่างๆ ไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสมบนแผนภาพเฮิรตสปรุง-รัสเซลล์ซึ่งสามารถมองได้ว่าเป็นการแสดงถึงสถานะของวัตถุทางดาราศาสตร์ ตั้งแต่กำเนิดจนถึงการดับสูญ

นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีใช้เครื่องมือที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ (เช่นโพลีโทรปเพื่อประมาณพฤติกรรมของดาวฤกษ์) และการจำลองเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ แต่ละแบบมีข้อดีบางประการ แบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของกระบวนการโดยทั่วไปจะดีกว่าสำหรับการให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแก่นแท้ของสิ่งที่เกิดขึ้น แบบจำลองเชิงตัวเลขสามารถเปิดเผยการมีอยู่ของปรากฏการณ์และผลกระทบที่อาจไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยวิธีอื่น^{[ 30 ]}

นักทฤษฎีในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์พยายามสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีและหาผลลัพธ์เชิงสังเกตการณ์ของแบบจำลองเหล่านั้น ซึ่งจะช่วยให้นักสังเกตการณ์สามารถค้นหาข้อมูลที่สามารถหักล้างแบบจำลอง หรือช่วยในการเลือกแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดระหว่างแบบจำลองทางเลือกหรือแบบจำลองที่ขัดแย้งกันได้

นักทฤษฎียังพยายามสร้างหรือปรับเปลี่ยนแบบจำลองเพื่อนำข้อมูลใหม่มาพิจารณาด้วย ในกรณีที่ข้อมูลไม่สอดคล้องกัน แนวโน้มโดยทั่วไปคือการพยายามปรับเปลี่ยนแบบจำลองให้น้อยที่สุดเพื่อให้เข้ากับข้อมูล ในบางกรณี ข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกันจำนวนมากในช่วงเวลาหนึ่งอาจนำไปสู่การยกเลิกแบบจำลองนั้นโดยสิ้นเชิง

หัวข้อที่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีศึกษา ได้แก่ พลศาสตร์และวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ การก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซี พลศาสตร์ของสนามแม่เหล็ก โครงสร้างของสสารขนาดใหญ่ในจักรวาล กำเนิดของรังสีคอสมิก ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และจักรวาลวิทยาเชิงฟิสิกส์ รวมถึง จักรวาลวิทยา สตริงและฟิสิกส์อนุภาคดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการวัดคุณสมบัติของโครงสร้างขนาดใหญ่ที่แรงโน้มถ่วงมีบทบาทสำคัญในปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่ศึกษา และเป็นพื้นฐานสำหรับ ฟิสิกส์ หลุมดำและการศึกษาคลื่น ความโน้มถ่วง

ทฤษฎีและแบบจำลองที่เป็นที่ยอมรับและศึกษากันอย่างกว้างขวางในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ซึ่งปัจจุบันรวมอยู่ในแบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็มได้แก่บิ๊กแบงการขยายตัวของจักรวาลสสารมืด พลังงานมืด และทฤษฎีพื้นฐานทางฟิสิกส์

Historically, when astronomy was limited by astrometry and observational astronomy, the field of celestial mechanics (CM) was referred to as theoretical astronomy.^[31]Hipparchus made foundational contributions to the field through the development of a numerical observation geometry system.^[32] However, Isaac Newton is considered the founder of the field through his development of calculus and the law of universal gravitation^[33] and the majority of the field is based on Kepler's laws of planetary motion.^[34]Theodor von Oppolzer expanded the work on CM and geodetic astronomy within the field at the University of Vienna in the late 19th century.^[35] Soon after the discovery of Cepheid variable stars, theorists shifted from CM and geodesy to the development of theoretical mechanisms for the composition and internal physics of stars.^[36]

The field then expanded into other areas such as cosmology, plasma physics,^[37] and hydrodynamics. In Sweden in the early 1930s, Svein Rosseland funded the Institute of Theoretical Astrophysics, which opened in 1934,^[38] to advance what he said had developed into a separate science.^[39] In 1966, a small group of astronomers led by Fred Hoyle established the Institute of Theoretical Astronomy at the University of Cambridge to allow theorists to focus entirely on computational research without any teaching responsibilities.^[40] Despite that theoretical astronomy and astrophysics were being used interchangeably throughout the 20th century, university courses titled "theoretical astronomy" exclusively taught CM.^[41] In 1985, the University of Virginia, which had been home to the largest refractor in the world and used primarily by the United States Naval Observatory,^[35] opened the Virginia Institute of Theoretical Astronomy to host research in both theoretical astronomy and astrophysics.^[42]

ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีสมัยใหม่คือการใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์และการคำนวณ^{[ 43 ]}เพื่อสร้างแบบจำลองและทำนายการเคลื่อนที่ของวัตถุทางดาราศาสตร์ [ ^{44 ] ใน}หลักสูตรดาราศาสตร์ ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีจะถูกนำมาใช้ร่วมกับเทคนิคการสังเกตการณ์ และหากไม่นำมาใช้ร่วมกัน สาขานี้จะไม่ถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์^{[ 45 ]}ถือเป็นพื้นฐานในสาขาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์^{[ 46 ]}

รากฐานของฟิสิกส์ดาราศาสตร์สามารถพบได้ในศตวรรษที่สิบเจ็ดซึ่งการปรากฏตัวของฟิสิกส์แบบรวมศูนย์ ซึ่งกฎเดียวกันนี้ใช้ได้กับทั้งอาณาจักรท้องฟ้าและโลก^{[ 11 ]}มีนักวิทยาศาสตร์ที่มีคุณสมบัติทั้งในด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ซึ่งวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในปัจจุบัน ในยุคปัจจุบัน นักเรียนยังคงสนใจฟิสิกส์ดาราศาสตร์เนื่องจากการเผยแพร่โดยสมาคมดาราศาสตร์หลวงและนักการศึกษา ที่มี ชื่อเสียง เช่น ศาสตราจารย์ลอว์เรนซ์ คราอุสส์ , สุบราห์มานยัน จันดราเสกขาร์ , สตีเฟน ฮอว์คิง , ฮิวเบิร์ต รี ฟส์ , คาร์ล ซาแกนและแพทริก มัวร์ความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ในยุคแรก ยุคหลัง และปัจจุบันยังคงดึงดูดคนหนุ่มสาวให้ศึกษาประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ของฟิสิกส์ดาราศาสตร์^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]} รายการโทรทัศน์ซิต คอมเรื่อง The Big Bang Theoryทำให้สาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นที่นิยมในหมู่ประชาชนทั่วไป และมีนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงบางคน เช่นสตีเฟน ฮอว์คิงและนีล เดอกราสส์ ไทสัน

• เคมีดาราศาสตร์  – การศึกษาโมเลกุลในจักรวาลและปฏิกิริยาของพวกมัน
• หอดูดาว
• สเปกโทรสโกปีทางดาราศาสตร์  – การวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อใช้ในทางดาราศาสตร์
• ฟิสิกส์ดาราศาสตร์อนุภาค  – สาขาหนึ่งของฟิสิกส์อนุภาค
• ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง  – สาขาหนึ่งของดาราศาสตร์ที่ใช้คลื่นความโน้มถ่วงในการศึกษา
• แผนภาพเฮิรตสปรุง-รัสเซลล์  – แผนภาพกระจายจุดแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความสว่างกับการจัดประเภทของดาวฤกษ์
• ดาราศาสตร์พลังงานสูง  – การศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง
• ผลงานตีพิมพ์ที่สำคัญในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์
• รายชื่อนักดาราศาสตร์  – (รวมถึงนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์)
• ดาราศาสตร์นิวตริโน  – การสังเกตอนุภาคดาวฤกษ์มวลน้อย
• ลำดับเหตุการณ์ของฟิสิกส์แรงโน้มถ่วงและทฤษฎีสัมพัทธภาพ
• ลำดับเหตุการณ์ความรู้เกี่ยวกับกาแล็กซี กระจุกกาแล็กซี และโครงสร้างขนาดใหญ่
• ลำดับเหตุการณ์ของดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และซูเปอร์โนวา  – รายการลำดับเหตุการณ์ของการพัฒนาความรู้และบันทึกต่างๆ

• ลองแอร์, มัลคอล์ม เอส. (2006). ศตวรรษแห่งจักรวาล: ประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา . เคมบริดจ์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 978-0-521-47436-8.
• ฟิสิกส์ดาราศาสตร์บทความผู้เชี่ยวชาญจากScholarpedia

เว็บไซต์ Wikibooks มีหนังสือเกี่ยวกับหัวข้อ: ฟิสิกส์ดาราศาสตร์

• ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์วารสารยุโรป
• วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์
• วารสารฟิสิกส์สมัยใหม่นานาชาติ Dจาก World Scientific
• วารสารดาราศาสตร์เปิด
• ฟิสิกส์ดวงอาทิตย์
• การเดินทางในจักรวาล: ประวัติศาสตร์ของจักรวาลวิทยาเชิงวิทยาศาสตร์เก็บถาวรเมื่อวันที่ 21 ตุลาคม 2551 ที่Wayback Machineจากสถาบันฟิสิกส์แห่งอเมริกา
• บทเรียนจักรวาลวิทยาของเน็ด ไรท์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส