Si l’astrométrie a connu une riche histoire en deux mille ans – depuis l’astronome Hipparque jusqu’au satellite Hipparcos –, l’astrophysique, connaissance des propriétés physiques des étoiles et de l’Univers, n’a démarré que tardivement, vers la seconde moitié du xixe siècle, le terme « astrophysique » n’apparaissant lui-même qu’à cette époque. De nombreuses étapes jalonnent là aussi le développement de cette science, nous en retiendrons trois principales, correspondant à des découvertes de physique et de chimie de portée globale, non limitée à l’astronomie :
— la spectroscopie, appliquée à l’analyse de la lumière des étoiles, rend possible, à partir du milieu du xixe siècle, la connaissance interne des étoiles (notamment du Soleil), c’est-à-dire de leurs éléments chimiques constitutifs ; l’hélium, très abondant dans l’Univers, est mis en évidence en 1868 par analyse spectrale de la lumière solaire ; il ne sera décelé sur Terre, où il est peu présent, que trente ans plus tard ;
— l’effet Doppler, découvert en 1842, va permettre une analyse non plus statique (quelles raies d’émission dans le spectre de l’étoile ?) mais dynamique (quel décalage de ces raies en fonction du mouvement de l’étoile ?) du spectre des étoiles ; l’astronome Vesto Slipher (1875-1969) mesura le premier en 1917 des décalages de spectre des étoiles ;
— au début du xxe siècle, l’explication du rayonnement du corps noir (Planck 1900), qui donne naissance à la physique quantique, offre aussi un modèle d’explication de l’énergie et du rayonnement stellaires solidement vérifié depuis ; c’est l’origine de l’astrophysique moderne et de la cosmologie…