Релятиви́стская астрофи́зика — раздел астрофизики, изучающий на основе специальной и общей теории относительности[1] свойства сверхплотных астрономических объектов (плотность, близкая к ядерной и превышающая её) — нейтронных звёзд и чёрных дыр[2][3][4][5].
В рамках релятивистской астрофизики изучаются астрономические явления и объекты в условиях, для которых неприменимы классическая механика и закон тяготения Ньютона: скорость движения, близкая к скорости света; чрезвычайно высокие значения давления и плотности энергии, а также гравитационного потенциала (близкие к квадрату скорости света)[1].
Значительное место в релятивистской астрофизике уделяется также изучению космических лучей и гамма-излучения, являющегося результатом взаимодействия протонов и более тяжёлых ядер космических лучей с межзвёздным веществом. Предметом исследований релятивистской астрофизики также являются взрывы сверхновых звёзд, которые сопровождаются образованием нейтронных звёзд и чёрных дыр и приводят, по-видимому, к выбрасыванию космических лучей[1].
Первая работа, относящаяся по своему содержанию к релятивистской астрофизике, появилась в 1916 году, когда К. Шварцшильд теоретически рассмотрел гравитационное поле вокруг сильно сжатой массы. Он ввёл понятие гравитационного радиуса, которое сыграло большую роль в дальнейшем развитии данного направления[1].
В 1922—1924 годы А. А. Фридманом были построены релятивистские нестационарные космологические модели[6].
В 1930—1940-х годы в работах американских астрономов В. Бааде и Ф. Цвикки, советского физика Л. Д. Ландау и американских физиков Р. Оппенгеймера и Дж. М. Волкова было объяснено превращение обычных звёзд достаточно большой массы в конце эволюции в нейтронные звёзды, в которых плотность вещества достигает 1014—1015г/см3. В результате звёзды с массой, близкой к массе Солнца, превращаются в нейтронные звёзды с радиусом около 10 км и гравитационным потенциалом, достигающим 0,3 с2 на поверхности. Позже были изучены пути превращения в «чёрную дыру» обычных звёзд с массой, в 2—3 раза превышающей массу Солнца[1].