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L'astrofisica (dal greco ἄστρον «astro» e φύσις «natura, fisica») è la branca della fisica e dell'astronomia che studia le proprietà fisiche, ovvero tutti i vari fenomeni, della materia celeste.

L'Universo è comunemente definito come il complesso che racchiude tutto lo spazio e ciò che contiene, cioè la materia e l'energia, i pianeti, le stelle, le galassie e il contenuto dello spazio intergalattico.L'osservazione scientifica dell'Universo, la cui parte osservabile ha un diametro di circa 92 miliardi di anni luce, suggerisce che esso sia stato governato dalle stesse leggi e costanti fisiche per la maggior parte della sua storia e in tutta la sua estensione osservabile, e permette inferenze sulle sue fasi iniziali. La teoria del Big Bang è il più accreditato modello cosmologico che descrive la sua nascita; si calcola che tale evento sia avvenuto, visto dalla nostra cornice temporale locale, circa 13,8 miliardi di anni fa.La massima distanza teoricamente osservabile è contenuta nell'universo osservabile. Osservazioni di supernove hanno dimostrato che questo, almeno nella regione contenente l'universo osservabile, sembra espandersi a un ritmo crescente, e una serie di modelli sono sorti per prevederne il destino finale. I fisici sono incerti su che cosa abbia preceduto il Big Bang; molti si rifiutano di speculare, dubitando che si potranno mai trovare informazioni relative allo stato originario. Alcuni propongono modelli di universo ciclico, altri descrivono uno stato iniziale senza confini, da cui è emerso e si è espanso lo spaziotempo al momento del Big Bang. Alcune speculazioni teoriche sul multiverso di cosmologi e fisici ipotizzano che il nostro universo sia solo uno tra i molti che possono esistere.