Poprawne opisy w tych dziedzinach mogą potrzebować kwantowego modelu grawitacji, a żadna z hipotez tego typu nie została potwierdzona.
XXI wiek Wiek XXI to początek nowej metody obserwacyjnej – po raz pierwszy wykryto fale grawitacyjne. Użyta metoda interferometryczna pozwoliła wykryć proces zlewania się czarnych dziur oraz gwiazd neutronowych.
Dyscypliny Astrofizyka obserwacyjna Większość procesów astrofizycznych nie może być zrealizowana w ziemskich laboratoriach. Istnieje jednak ogromna liczba obiektów astrofizycznych widzialnych w promieniowaniu elektromagnetycznym. Badanie tych obiektów jest celem obserwacyjnej astrofizyki.
Techniki obserwacji obiektów astrofizycznych wymagają bardzo zaawansowanej technologii i do niedawna były po prostu nieznane.
Większość obserwacji jest robiona przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego. radioastronomia podczerwień astronomia optyczna ultrafiolet astronomia rentgenowska astronomia gamma
Astrofizyka teoretyczna Astrofizyka teoretyczna jest dyscypliną starającą się wyjaśnić zjawiska obserwowane przez astronomów za pomocą teorii fizycznych. W tym celu astrofizyka teoretyczna buduje modele teoretyczne (abstrakcyjne, jak i numeryczne), które starają się tłumaczyć obserwacje, jak i przewidywać nowe zjawiska.