La astrofísica se centra en la física de los objetos y fenómenos astronómicos, mientras que la astronomía estudia ampliamente estos objetos y la estructura del universo. Las escalas astrofísicas van desde los nanómetros (fotones) hasta los gigapársecs (cúmulos de galaxias), ilustrando el universo a través de escalas espaciales exponenciales desde la Tierra hasta más allá de las galaxias.

Este episodio se adentra en el mundo microcósmico, pasando de las moléculas a los átomos y los núcleos. Explica la importancia de las partículas elementales en astrofísica, las compara con estrellas y galaxias, y explora las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, concluyendo con un cálculo que demuestra por qué los átomos tienen el tamaño que tienen.

Los astrofísicos cartografían el universo utilizando la "escalera de distancias cósmicas", una serie de técnicas superpuestas para medir distancias. Utilizan el radar para los planetas cercanos, el paralaje para las estrellas cercanas, las estrellas variables Cefeidas para las distancias intermedias y las supernovas de tipo Ia, de brillo conocido, para las galaxias lejanas.

Este episodio explora la relación entre las leyes del movimiento de Isaac Newton y las leyes planetarias de Johannes Kepler, centrándose en cómo la tercera ley de Kepler ayuda a medir las masas astrofísicas. También examina las matemáticas de la segunda ley de Kepler, ilustrando la coordinación entre las teorías del movimiento de distintas épocas.

Exploren el movimiento y la gravedad analizando las leyes de Kepler con cálculo, una técnica que Newton desarrolló específicamente para este fin. Estudien las órbitas utilizando métodos gráficos y examinen la conservación del momento angular y la energía, aplicando la teoría de Emmy Noether que relaciona las leyes de conservación con la simetría.

Los anillos de los planetas gigantes y las formas y órbitas de sus lunas están influidos por las fuerzas de marea y el límite de Roche, que determina lo cerca que puede estar una luna antes de ser separada por la gravedad del planeta. El cálculo final de la densidad del Sol a partir de las mareas oceánicas de la Tierra amplía el concepto de influencia gravitatoria sobre los cuerpos celestes.