阳系的形成和演化。恒星动力学和演化 ; 星系的形成与演化 ;磁流体力学 ; 宇宙中物质的大尺度结构；宇宙线的起源; 广义相对论，狭义相对论，量子和物理宇宙学，其中包括弦宇宙学和天体粒子物理学。大爆炸模型的两个理论栋樑是广义相对论和宇宙学原理。由于太初核合成理论的成功和宇宙微波背景辐射实验证实，科学家确定大爆炸模型是正确无误。最近，学者又创立了ΛCDM模型来解释宇宙的演化，这模型涵盖了宇宙暴胀（）、暗能量、暗物质等等概念。理论天体物理学家及实测天体物理学家分别扮演这门学科当中的两大主力研究者，两者专业