天文物理學

由於天文物理學是一門很廣泛的學問，天文物理學家通常需要應用很多不同的學術領域，像經典力學、電磁學、統計力學、量子力學、相對論、粒子物理學等等。

天文物理實驗數據大多數是依賴觀測電磁輻射獲得。比較寒冷的星體，像星際物質或星際雲會發射無線電波。大爆炸后，經過紅移，遺留下來的微波，稱為宇宙微波背景輻射。研究這些微波需要用到非常大的無線電望遠鏡。

太空探索大大地擴展了天文學的疆界。由於地球大氣層的干擾，紅外線、紫外線、伽馬射線和X射線天文學必須使用人造衛星在地球大氣層外做觀測實驗。

光學天文學通常使用加裝電荷耦合元件和光譜儀的望遠鏡來做觀測。由於大氣層會幹涉觀測數據的品質，還必須配備調適光學系統，或改用太空望遠鏡，才能得到最優良的影像。在這頻域里，恆星的可見度非常高。借著觀測化學頻譜，可以分析恆星、星系和星雲的化學成份。

理論天文物理學家的工具包括分析模型和計算機模擬。天文過程的分析模型時常能使學者更深刻地理解內中奧妙，計算機模擬可以顯示出一些非常複雜的現象或效應。

大爆炸模型的兩個理論棟樑是廣義相對論和宇宙學原理。由於太初核合成理論的成功和宇宙微波背景輻射實驗證實，科學家確定大爆炸模型正確無誤。最近，學者又創立了ΛCDM模型來解釋宇宙的演化，這模型涵蓋了宇宙膨脹（cosmic inflation）、暗能量、暗物質等等概念。