Hi,
Astronomie ist erst mal "fleißiges" Beobachten. Und dann sucht man nach Erklärungen, was man beobachtet.
Sehen kann man vor allem bislang nur "Licht" (oder allg. elekromagnetische Wellen fast aller Frequenzen) und "Teilchen". Vielleicht demnächst auch Gravitationswellen.
Man muss dann unterscheiden, ob es sich um Stellarastronomie handelt, also Aufbau, Werdegang etc. von Sonnen, um Planetenforschung (z.B. Casinisonde), um das interstellare Gas (als Lieferant der Rohware für die Sonnen/Galaxien) oder um kosmologische Betrachtungen (ferne Galaxien/Rotverschiebung) ... um mal ein paar Felder herauszugreifen.
Eine wichtige Grundlage ist die Spektralanalyse von Atomen/Molekülen, denn sie verrät uns viel über Zusammensetzung/Geschwindigkeit und Temperatur des Zielobjekts. Hierbei liefert die Quantenphysik wichtige "Modellannahmen". Ist die Massenkonzentration groß, die Geschwindigkeit hoch, kommt man um die Relativitätstheorie nicht herum. Außerdem liefert sie erprobte "Modellannahmen" für das gravitative Verhalten bis hin zum Verhalten des Universums als Ganzes. Hier haben die Beobachtungen der letzten 20 Jahre allerdings auch schon deren Grenzen aufgezeit. (siehe Nobelpreis Physik).
Astrophysik ist ohne "Teilchenphysik" (also Quantentheorie) inzwischen nicht mehr denkbar, außerdem handelt es sich oftmals um nicht-lineares Verhalten (Sonnenaufbau), so dass man mit Methoden insbes. der numerischen Mathematik zu Computersimulationen greift. Bestes Beispiel ist aktuell die Modellierung von synth. Spektrogrammen, die man dann mit den beobachteten vergleicht. (Nach dem Motto: So könnte es aussehen.)
Gänzlich andere Schwerpunkte gibt es bei Planetenforschern, die sich auch mit geologischen Fragen beschäftigen (zumindest bei den "festen inneren Planeten" oder bei Asteroiden/Kometen. Beim Verhalten von Gasplaneten ist es ein Zusammenspiel von Physik und Chemie und u.a. auch Wetterforschung.
Biologen sind in der Astronomie bislang eher "arbeitslos", denn Leben wurde außerhalb der Erde bislang nicht "bestätigt".
Das Zusammenspiel der theoretischen Physik/Mathematik wurde wohl am deutlichsten bei so Ereignissen wie die Vorhersage der Existenz und Position von Neptun (mit anschließender Entdeckung) oder der Raumkrümmung nach Einstein (mit Bestätigung bei einer Sonnenfinsternis als man eine scheinbare Ortsveränderung eines Sternes knapp an der Sonne sah) und der Erklärung der Merkurbahn (Periheldrehung) durch die allg. RT. Das waren Highlights.
Komplexer sind die Zusammenhänge in der Kosmologie, denn viele Erklärungen sind ohne Physikstudium und jahrelanger Beschäftigung mit der Thematik nicht vermittelbar. Viele Erklärungen sind auch noch "unbefriedigend" und stehen auf "tönernden" Füßen. Z.b. ist "dunkle Energie" ein Konzept, dass deshalb existiert, weil die bestehende Physik (inkl. allg. RT) bestimmte Beobachtungen nicht erklären kann. Ob diese "dunkle Energie" als Erklärungsmodell in 50 Jahren noch "in" ist oder wie der "Lichtäther" nur noch belächelt wird, muss sich erst noch herausstellen. Bislang hat die Kosmologie noch keine bessere Erklärung.
Wie die Zukunft ihre Schwerpunkte setzen wird, werden wir vielleicht in Ansätzen erleben. Bislang jedenfalls wurden zu jeder "Antwort" noch mehr neue Fragen gefunden.
Ich habe mir die Freiheit genommen, nur einige Aspekte der modernen Astronomie herauszupicken. Generell kann man die Astronomie auch als "Versuchslabor" für Kräfte/Energien und Entfernungen/Zeiträume betrachten, die auf der Erde nicht "darstellbar" sind.
Gruß
