Атомна астрофізика займається виконанням розрахунків атомної фізики, які будуть корисні астрономам, і використання атомних даних для інтерпретації астрономічних спостережень. Атомна фізика відіграє ключову роль в астрофізиці, оскільки єдина інформація, яку астрономи оують про той чи інший об'єкт, надходить через випромінюване ним світло, а світло виникає внаслідок атомних переходів.
Молекулярна астрофізика, яку з 1967 року теоретичний астрохімік Олександром Далгарно розвинув у строго наукову галузь, вивчає випромінювання молекул у космосі. Нині відомо 110 міжзорянних молекул. Вони мають багато спостережуваних переходів. Також можуть спостерігатися лінії поглинання. Висока енергія випромінювання, наприклад ультрафіолетового, може призвести до руйнування молекулярних зв'язків, які утримують атоми в молекулах. Загалом, молекули виявляють у холодних астрофізичних середовищах. Наймасивнішими об'єктами в нашій Галактиці є гігантські хмари молекул і пилу, відомі як гігантські молекулярні хмари. У цих хмарах, і в їх менших варіантах, утворюються зорі та планети. Одним із основних напрямків досліджень молекулярної астрофізики є формування зір і планет. Молекули можна знайти в багатьох середовищах, від зоряних атмосфер до супутників планет. Більшість цих місць відносно прохолодні, і молекулярне випромінювання найлегше вивчати завдяки фотонам, що випускаються, коли молекули здійснюють переходи між низькими обертальними енергетичними станами. Однією з молекул, що складається з атомів вуглецю та кисню, які зустрічаються в природі у великій кількості, і є дуже стійкою до розпаду на атоми, є монооксид вуглецю (CO). Довжина хвилі фотона, що випромінюється, коли молекула CO переходить із найнижчого збудженого стану в стан нульової енергії, або основний стан, 2.6 мм, або 115 ГГц. Ця частота в тисячу разів вища, ніж звичайні частоти FM-радіо. На таких високих частотах молекули земної атмосфери можуть заважати передаванню сигналу з космосу, тому телескопи слід розміщувати на сухих (вода — важливий атмосферний перешкоджаючий фактор) високих ділянках. Щоб отримати високоякісні точні зображення, радіотелескоп повинен мати дуже точні поверхні.
21 лютого 2014 року НАСА оголосило про створення значно вдосконаленої бази даних для відстеження поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ) у Всесвіті. На думку вчених, більше 20 % вуглецю у Всесвіті може бути пов'язано з поліциклічними ароматичними вуглеводнями (ПАВ) — можливими вихідними речовинами для зародження життя. Схоже, що поліциклічні ароматичні вуглеводні утворилися незабаром після Великого вибуху, вони поширені у всьому Всесвіті й пов'язані з новими зорями й екзопланетами.
Див. також Атомна, молекулярна і оптична фізика Астрофізика Космохімія Міжзоряне середовище Молекулярне моделювання Спектроскопія
Примітки
Посилання National Radio Astronomy: Molecular Astrophysics Molecular Astrophysics: A volume honouring Alexander Dalgarno