Фамилия Астроханцева — редкий случай, когда географическое название переосмыслено по народной этимологии. Её основа — не «астра» и не «хан», а название города Астрахань. В просторечии, из-за акающего произношения, начальное «а» закрепилось на письме, а «стра» превратилось в «стро» — так же, как в диалектных формах «Астрохань» или «Астроханский». В результате фамилия потеряла связь с исходным топонимом для неподготовленного уха и стала звучать почти как «астро-ханцев», хотя к звёздам и титулам отношения не имеет.

Разберём словообразовательную модель. Перед нами форма женского рода от фамилии Астроханцев. Мужской вариант строится по типичной патронимической схеме: основа «Астрохан» + суффикс -цев. Суффикс -цев (вариант -ов/-ев после шипящих и мягких согласных) указывает на принадлежность: «Астроханцев» буквально означает «сын Астроханца». А «Астроханец» — это прозвище или именование человека, который приехал из Астрахани. В русской ономастике такие прозвища по месту прежнего жительства были распространены: москвич получал прозвище Москвитин, ярославец — Ярославцев, астраханец — Астроханец (в диалектном произношении).

Географически фамилия должна была возникнуть в зонах, куда переселялись выходцы из Астрахани — например, в центральных и южных губерниях России, а также в казачьих областях. Судя по редкости варианта «Астроханцев» (по сравнению с обычным «Астраханцев»), эта форма отражает местный говор, где аканье было сильным, а безударное «а» перед «стр» упрощалось. Встречается она в основном в документах XIX — начала XX века в среде крестьян и мещан.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Астроханцевы — потомки не знатных людей, а простых переселенцев. Прозвище «астроханец» давали тому, кто ушёл с низовьев Волги на новое место. Фамилия закрепилась за его детьми и внуками, потеряв изначальный намёк на «чужака» и став обычным родовым именем. В отличие от фамилий на -ский, которые часто носили дворяне, суффикс -цев характерен для крестьянской и посадской среды.

В написании фамилии возможны варианты через «а» (Астраханцева), но форма с «о» — не ошибка, а исторически сложившийся диалектный след. Если ваш предок писался именно так, он сохранил в фамилии живое произношение своей местности.