Важнейшее событие в астрономии второй половины XIX в. — возник­новение астрофизики. К открытиям XIX в., которые повлекли за собой возникновение и бурное развитие астрофизики, следует в пер­вую очередь отнести: открытие фотографии и спектрального анализа, эффекта Допплера, создание статистической термодинамики. Астрофизика формировалась в русле решения ключевой астрономи­ческой проблемы — проблемы строения звезд и источников их энергии.

Открытие закона сохранения энергии поставило вопрос о фи­зическом источнике энергии Солнца и звезд. Первым попытался его решить Р. Майер, предложивший гипотезу о разогреве Солнца за счет падения на него метеоритов (1848). Качественно новые воз­можности научного исследования сложились после открытия Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном (1859) спектрального анализа. Появилась возможность определять химический состав звезд, т.е. то, что многие мыслители считали вообще непознаваемым (например, Э. Конт, 1852). В 1861 г. Кирхгоф определил химический состав солнечной (и, следовательно, звездных) атомосферы. Так была со­здана почва для формирования научной астрофизики и создания теории строения звезд.

Во второй половине XIX в. окончательно утвердилось представ­ление о звездах как о колоссальных газовых шарах, плотных и горячих в центральных частях и разреженных на периферии. Для объяснения энергии звезд Кельвин и Гельмгольц выдвинули идею иx гравитационного сжатия. Во время гравитационного сжатия должна выделяться значительная энергия. Однако вскоре выяснилось, что если придерживаться такой гипотезы, то нужно признать, что Солнце... моложе Земли! Длительность «жизни» звезд по этой гипотезе исчислялась всего лишь десятками миллионов лет, в то время как геологи убедительно определяли возраст Земли в несколь­ко миллиардов лет.

 Едва возникнув, астрофизика зашла в тупик. Стало ясно, что нужны принципиально новые физические представления для реше­ния ключевой астрономической проблемы — источника энергии звезд. Такие представления появились уже с созданием новых фунда­ментальных физических теорий — релятивистской и квантовой физики.