天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论,研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科.
天体物理学分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科.另外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支.
利用理论物理方法研究天体的物理性质和过程的一门学科.1859年,基尔霍夫根据热力学规律解释太阳光谱的夫琅和费线,断言在太阳上存在著某些和地球上一样的化学元素,这表明,可以利用理论物理的普遍规律从天文实测结果中分析出天体的内在性质,是为理论天体物理学的开端.理论天体物理学的发展紧密地依赖于理论物理学的进步,几乎理论物理学每一项重要突破,都会大大推动理论天体物理学的前进.二十世纪二十年代初量子理论的建立,使深入分析恒星的光谱成为可能,并由此建立了恒星大气的系统理论.三十年代原子核物理学的发展,使恒星能源的疑问获得满意的解决,从而使恒星内部结构理论迅速发展；并且依据赫罗图的实测结果,确立了恒星演化的科学理论.1917年爱因斯坦用广义相对论分析宇宙的结构,创立了相对论宇宙学.1929年哈勃发现了河外星系的谱线红移与距离间的关系,以后人们利用广义相对论的引力理论来分析有关河外天体的观测资料,探索大尺度上的物质结构和运动,这就形成了现代宇宙学.
从公元前129年古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度起,中间经过1609年伽利略使用光学望远镜观测天体,绘制月面图,1655～1656年惠更斯发现土星光环和猎户座星云,后来还有哈雷发现恒星自行,到十八世纪老赫歇耳开创恒星天文学,这是天体物理学的孕育时期.十九世纪中叶,三种物理方法——分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究以后,对天体的结构、化学组成、物理状态的研究形成了完整的科学体系,天体物理学开始成为天文学的一个独立的分支学科.天体物理学的发展,促使天文观测和研究不断出现新成果和新发现.1859年,基尔霍夫对太阳光谱的吸收线(即夫琅和费谱线)作出科学解释.他认为吸收线是光球所发出的连续光谱被太阳大气吸收而成的,这一发现推动了天文学家用分光镜研究恒星；1864年,哈根斯用高色散度的摄谱仪观测恒星,证认出某些元素的谱线,以后根据多普勒效应又测定了一些恒星的视向速度；1885年,皮克林首先使用物端棱镜拍摄光谱,进行光谱分类.通过对行星状星云和弥漫星云的研究,在仙女座星云中发现新星.这些发现使天体物理学不断向广度和深度发展.1905年,赫茨普龙在观测基础上将部分恒星分为巨星和矮星；1913年,罗素按绝对星等与光谱型绘制恒星分布图,即赫罗图；1916年,亚当斯和科尔许特发现相同光谱型的巨星光谱和矮星光谱存在细微差别,并确立用光谱求距离的分光视差法.在天体物理理论方面,1920年,萨哈提出恒星大气电离理论,通过埃姆登、史瓦西、爱丁顿等人的研究,关于恒星内部结构的理论逐渐成熟；1938年,贝特提出了氢聚变为氨的热核反应理论,成功地解决了主序星的产能机制问题.1929年,哈勃在研究河外星系光谱时,提出了哈勃定律,这极大地推动了星系天文学的发展；1931～1932年,央斯基发现了来自银河系中心方向的宇宙无线电波；四十年代,英国军用雷达发现了太阳的无线电辐射,从此射电天文蓬勃发展起来；六十年代用射电天文手段又发现了类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射.1946年美国开始用火箭在离地面30～100公里高度处拍摄紫外光谱.1957年,苏联发射人造地球卫星,为大气外层空间观测创造了条件.以后,美国、西欧、日本也相继发射用于观测天体的人造卫星.现在世界各国已发射数量可观的宇宙飞行器,其中装有各种类型的探测器,用以探测天体的紫外线、x射线、γ射线等波段的辐射.从此天文学进入全波段观测时代.
