Astrofizika (qadimgi yunoncha ἀστήρ — «yulduz, osmon yoritqichi» va φυσικά — «tabiat» so‘zlaridan) — astronomiyaning fizika va kimyo tamoyillaridan foydalanib, yulduzlar, galaktikalar, ekzosayyoralar va shu kabi astronomik obyektlarda sodir bo‘ladigan fizik jarayonlarni o‘rganuvchi bo‘limi. Moddaning eng katta miqyosdagi fizik xususiyatlari va Koinotning o‘rganuvchi fan — kosmologiya.

Astrofizika — osmon jismlarining tuzilishi haqidagi fan. U osmon jismlarining fizik xususiyatlarini va (kosmokimyo bilan bir qatorda) Quyoshning, sayyoralarning, kometalarning yoki yulduzlar va tumanliklarning kimyoviy tarkibini o‘rganadi. Astrofizikaning asosiy tajribaviy usullari: spektral tahlil, fotografiya va fotometriya bilan birga odatiy astronomik kuzatuvlar ham qo‘llanadi. Spektroskopik tahlil odatda astrokimyo yoki kimyo sohasining osmon jismlariga oid bo‘limi deb ham ataladi, chunki spektroskopdan olinadigan asosiy ma’lumotlar o‘rganilayotgan astronomik obyektlarning. Fotometrik va fotografik tadqiqotlar ba’zan alohida yo‘nalishlar — astrofotografiya va astrofotometriyaga ajratiladi. «Astrofizika» atamasi 1865-yildan beri ishlatib kelinadi; uni Syollner taklif qilgan.

Amalda zamonaviy astronomik tadqiqotlar ko‘pincha nazariy va kuzatuv fizikasi bo‘yicha katta hajmdagi ishlarni qamrab oladi. Astrofizikaning ayrim yo‘nalishlari qorong‘i materiya, qorong‘i energiya, qora tuynuklar va boshqa astronomik obyektlarning xususiyatlarini tavsiflashga, vaqt bo‘ylab sayohat qilish mumkinmi yoki yo‘qmi, qurt tuynuklari va ko‘p olamlar mavjudmi, degan savollarga javob topishga, shuningdek, Koinotning kelib chiqishi va kelajagini o‘rganishga ham qaratilgan.

Astrospektroskopiya — osmon jismlarini o‘rganishda spektral tahlilni qo‘llash bilan shug‘ullanuvchi astrofizika bo‘limi.

Quyosh spektrining dastlabki tadqiqotlarini spektral tahlil asoschilaridan biri — Kirxgof 1859-yilda olib bordi. Ushbu tadqiqotlar natijasida Quyosh spektri tasvirlandi va uning yordamida Quyosh atmosferasining kimyoviy tarkibini ancha yuqori aniqlikda aniqlash mumkin bo‘ldi. Kirxgofdan avval Quyosh atmosferasini spektroskop yordamida tahlil qilish imkoniyati haqida ayrim taxminlargina bildirilgan. Xususan, Quyosh spektrida natriyning qorong‘i D chizig‘i topilgani sababli Quyoshda natriy mavjudligi taxmin qilingan. Bunday fikrlarni, masalan, Fuko Parijda, Stoks esa Kembrijda bildirgan. Bundan sal avvalroq Ogyust Kont o‘zining «Pozitiv falsafa» asarida osmon jismlarining kimyoviy tarkibini hech qachon bilib bo‘lmaydi, degan ishonchini bayon qilgan edi. Holbuki, 1815-yilda Fraungofer Quyosh spektrida qorong‘i chiziqlar borligini hamda ayrim yulduzlarning o‘ziga xos spektrlari mavjudligini bilgan. Bular: Sirius, Kapella, Betelgeyze, Protsion, Polluks. Kirxgofning dastlabki tadqiqotlaridan keyin bir qancha astrofizik osmon jismlarini spektral tahlil qilishga jiddiy kirishdi. Ular qisqa muddatda Quyosh va qo‘zg‘almas yulduzlar spektrlari haqida nihoyatda batafsil tadqiqotlar taqdim etdilar. Angstrem Quyosh spektrining juda aniq atlasini tuzdi, Sekki spektroskop yordamida juda ko‘p yulduzlarni kuzatib, yulduz spektrlarining to‘rt turini aniqladi, Xaggins esa ayrim yorqin yulduzlar spektrini o‘rganishga kirishdi. Spektroskopning qo‘llanish doirasi asta-sekin kengaydi. Xaggins ayrim tumanliklarning spektrini kuzatib, tumanliklar ikki xil bo‘lishi haqidagi taxminni qat’iy tasdiqladi. Birinchisi — yetarli optik kuchga ega asbob yordamida alohida yulduzlarga ajratib ko‘rish mumkin bo‘lgan yulduzlar to‘plamidan iborat tumanliklar. Ikkinchisi — gazsimon haqiqiy tumanliklar bo‘lib, ularning moddasi asta-sekin zichlashishi natijasida alohida yulduzlar shakllanayotgan bosqichda bo‘lishi mumkin. XIX asrning 60-yillari o‘rtalaridan boshlab Quyosh sirtini spektroskop orqali, tutilish paytida ham, boshqa vaqtlarda ham o‘rganish ko‘plab rasadxonalarda olib boriladigan uzluksiz kuzatuvlarning bir qismiga aylandi. Xaggins, Lokyer Angliyada, Jansen Fransiyada, Fogel Germaniyada, Takkini Italiyada, Gasselberg Rossiyada va boshqalar Quyosh atmosferasining yuqori qatlamlari tuzilishini aniqlashga yordam bergan keng ko‘lamli tadqiqotlar olib bordilar (qarang: Quyosh). Shu bilan birga, 1868-yildan boshlab Xaggins g‘oyasi asosida spektroskop yulduzlar spektri chiziqlarining siljishini o‘lchash orqali ularning ko‘rish nuri yo‘nalishidagi xususiy harakatlarini o‘rganish uchun ham ishlatila boshlandi. Bunday o‘lchovlar hozir ham muntazam ravishda Grinvich rasadxonasida ham o‘tkazilmoqda. Dopler prinsipi — ushbu o‘lchovlarning asosi bo‘lib, Quyosh spektri chiziqlarining siljishini o‘lchash bo‘yicha tajribalarda bir necha bor tekshirilgan. Lokyer o‘z o‘lchovlarida shu prinsipga tayanib, kimyoviy elementlarning murakkab tuzilishga egaligi haqidagi farazini ilgari surgan. Turli astronomlar, ayniqsa, keyingi davrda Lokyer tomonidan tadqiq etilgan kometalar, uchar yulduzlar va meteoritlar spektrlari astronomiyaga ko‘plab muhim ma’lumotlarni taqdim etdi. Ular yulduzlar va Quyosh tizimining kelib chiqishi hamda rivojlanishini tushunishga sezilarli hissa qo‘shdi. Shunga qaramay, ushbu ilmiy yo‘nalishning rivojlanish davri hali galaktika miqyosida moddaning kimyoviy tarkibidagi uzoq muddatli evolyutsion o‘zgarishlar haqida aniq xulosa chiqarish imkonini bermaydi. Chunki ta’sir etuvchi omillar — yulduzlar avlodlarining almashinuvi va termoyadro yoqilg‘isining tugashi — miqdoriy jihatdan tavsiflanmagan.

Astrofizikadagi ma’lumotlarning asosiy qismi obyektlarni elektromagnit nurlanishda kuzatish orqali olinadi. Turli to‘lqin uzunliklarida olingan bevosita tasvirlar hamda qabul qilingan elektromagnit spektrlar va ular orqali aks etgan nurlanish xususiyatlari ham o‘rganiladi.

• Radioastronomiya to‘lqin uzunligi diapazoni 0.1 mm dan 100 m gacha bo‘lgan radioto‘lqinlarni o‘rganadi. Radioto‘lqinlarni, masalan, quyidagi sovuq obyektlar chiqaradi: yulduzlararo gaz va chang bulutlari; Relikt nurlanish — Katta portlashning aks-sadosi; Pulsarlar, ular dastlab mikroto‘lqin diapazonida aniqlangan; uzoqdagi radiogalaktikalar va kvazarlar. Radiodiapazonda kuzatuvlar olib borish uchun juda katta o‘lchamli teleskoplar talab etiladi. Ko‘pincha kuzatuvlarda interferometrlar va juda uzun bazali interferometriya (VLBI) tarmoqlaridan foydalaniladi.
• Infraqizil astronomiya radioto‘lqinlar va ko‘rinadigan yorug‘lik oralig‘idagi to‘lqin uzunliklarida tarqaladigan nurlanishni o‘rganadi. Spektrning bu qismidagi kuzatuvlar odatda teleskoplarda, ya’ni odatiy optik teleskoplarga o‘xshash asboblarda olib boriladi. Kuzatiladigan obyektlar odatda yulduzlardan sovuqroq bo‘ladi: sayyoralar, yulduzlararo chang.
• Optik astronomiya astrofizikaning eng qadimgi yo‘nalishidir. Hozirgi vaqtda asosiy asboblar — tasvir qabul qilgich sifatida zaryadli bog‘lanishli qurilma (CCD) matritsalari o‘rnatilgan teleskoplardir. Shuningdek, kuzatuvlar ko‘pincha spektrograflar yordamida olib boriladi. Optik diapazondagi kuzatuvlarga Yer atmosferasining tebranishlari to‘sqinlik qiladi; bu yirik teleskoplarda kuzatuvlar o‘tkazishga xalaqit beradi. Mazkur ta’sirni bartaraf etish va imkon qadar aniq tasvir olish uchun adaptiv optika, spekl-interferometriya kabi turli usullar qo‘llanadi, shuningdek, teleskoplar kosmik fazoga, ya’ni atmosfera chegarasidan tashqariga chiqariladi. Ushbu diapazonda yulduzlar va sayyora tumanliklari yaxshi ko‘rinadi, bu esa ularning joylashuvi hamda kimyoviy tuzilishini o‘rganish imkonini beradi.
• Ultrabinafsha astronomiya, rentgen astronomiyasi va gamma-astronomiya(astrofizika) yuqori energiyali zarralar hosil bo‘ladigan jarayonlar sodir etiladigan obyektlarni o‘rganadi. Bunday obyektlarga qo‘shaloq pulsarlar, qora tuynuklar, magnetarlar va boshqalar kiradi. Spektrning bu qismidagi nurlanish uchun Yer atmosferasi shaffof emas. Shu sababli kuzatuvlarning ikki usuli mavjud: kosmik teleskoplar (masalan, RXTE, Chandra va CGRO) orqali kuzatish va Yer atmosferasidagi Cherenkov effektini qayd etish (H.E.S.S., MAGIC teleskopi).

Boshqa turdagi nurlanishlarni ham Yerdan kuzatish mumkin. Gravitatsion to‘lqinlarni aniqlash maqsadida bir nechta rasadxona tashkil etilgan. Shuningdek, neytrino rasadxonalari qurilgan. Ular yordamida bevosita kuzatuvlar orqali Quyosh markazida termoyadro reaksiyalari kechishi isbotlangan. Ushbu detektorlar yordamida o‘ta yangi yulduz SN1987a kabi uzoqdagi obyektlar ham o‘rganilgan. Yuqori energiyali zarralar Yer atmosferasi bilan to‘qnashganda elementar zarralar oqimini hosil qiladi; bunday to‘qnashuvlarni kuzatish orqali ham yuqori energiyali zarralar tadqiq etiladi.

Kuzatuvlar davomiyligi jihatidan ham farqlanadi. Optik kuzatuvlarning aksariyatida ekspozitsiya bir necha daqiqa yoki soat davom etadi. Biroq Tortora kabi ayrim loyihalarda ekspozitsiya bir soniyadan kam bo‘ladi. Boshqa loyihalarda esa umumiy ekspozitsiya vaqti bir necha haftaga yetishi mumkin (masalan, Xabblning chuqur maydonlarini kuzatishda shunday ekspozitsiyadan foydalanilgan). Bundan tashqari, pulsarlar millisoniyalik ekspozitsiyalarda kuzatilishi mumkin, ayrim obyektlarning evolyutsiyasini o‘rganish esa tarixiy manbalarni ham qamrab olib, yuzlab yillar davom etishi mumkin.

Ayniqsa Quyoshni o‘rganishga alohida e’tibor qaratiladi. Boshqa yulduzlargacha bo‘lgan ulkan masofalar tufayli Quyosh eng mayda tafsilotlarigacha o‘rganish mumkin bo‘lgan yagona yulduzdir. Quyoshni o‘rganish boshqa yulduzlarni tadqiq qilish uchun asos yaratadi.

Nazariy astrofizika turli analitik usullar va sonli modellashtirish yordamida astrofizik hodisalarni o‘rganish, ularning modellarini va nazariyalarini yaratish bilan shug‘ullanadi. Kuzatuv ma’lumotlari tahlili asosida tuzilgan bunday modellarni nazariy bashoratlarni yangi olingan ma’lumotlar bilan solishtirish orqali tekshirish mumkin. Kuzatuvlar bir nechta muqobil nazariya orasidan birini tanlashga ham yordam beradi.

Hozir astrofizikada keng o‘rganilayotgan ayrim nazariyalar qatoriga Lambda-CDM modeli (Katta portlash, Koinotning inflyatsion modeli, qorong‘i materiya, qorong‘i energiya va fundamental fizik nazariyalar) kiradi.

Nazariy astrofizikaning tadqiqot obyektlariga, masalan, quyidagilar kiradi:

• Quyosh tizimining shakllanishi va evolyutsiyasi
• Yulduzlar dinamikasi va evolyutsiyasi
• Galaktikalarning vujudga kelishi va evolyutsiyasi
• Magnit gidrodinamika
• Koinotning yirik miqyosli tuzilishi
• Kelib chiqishi: kosmik nurlar
• Umumiy nisbiylik nazariyasi
• Fizik kosmologiya, jumladan, torlar nazariyasi va astrozarralar fizikasi.

• Astrofizika / B. A. Voronsov-Velyaminov // Arizona — Ayachcho. — M. : Sovet ensiklopediyasi, 1950. — B. 327—337. — (Katta sovet ensiklopediyasi : [51 jildda] / bosh muharrir S. I. Vavilov ; 1949—1958, j. 3).
• Astrofizika / V. A. Ambarsumyan // Angola — Barzas. — M. : Sovet ensiklopediyasi, 1970. — B. 358—360. — (Katta sovet ensiklopediyasi : [30 jildda] / bosh muharrir A. M. Proxorov ; 1969—1978, j. 2).
• Filchenkov M. L., Kopilov S. V., Yevdokimov V. S. Umumiy fizika kursi: qo‘shimcha boblar.
• Martinov D. Ya. Umumiy astrofizika kursi. — M.: Nauka, 1988. — 640 b.
• Longair, Malkolm S. (2006), Kosmik asr: astrofizika va kosmologiya tarixi, Kembrij: Kembrij universiteti nashriyoti, ISBN 978-0-521-47436-8
• Shtern B. Ye., Rubakov V. A. Astrofizika. Troitskiy variant. — M.: AST, 2020. — 368 b. — ISBN 978-5-17-111648-4.

• Astrofizika // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg, 1890—1907.
• Ivanov V. V. Astrofizika Arxiv nusxasi: 3-mart 2022-yil holatiga ko‘ra, Wayback Machine