Astronomi teoretis

Astronomi teoretis adalah cabang astronomi yang berfokus pada teori-teori astronomi atau prediksi yang bisa diuji melalui pengamatan. Para astronom teoretis menggunakan pengamatan untuk terus memperbaiki pemahaman kita tentang hukum fisika. Terdapat banyak jenis-jenis metode dan peralatan yang bisa dimanfaatkan oleh seorang astronom teoretis, antara lain model-model analitik dan simulasi-simulasi numerik komputasional masing-masing dengan keunggulannya sendiri. Model-model Analitik umumnya lebih baik apabila peneliti hendak mengetahui pokok-pokok persoalan dan mengamati apa yang terjadi secara garis besar; model-model numerik bisa mengungkap keberadaan fenomena-fenomena serta efek-efek yang tidak mudah terlihat. Para astronom teoretis berupaya untuk membuat model-model teoretis dan menyimpulkan akibat-akibat yang dapat diamati dari model-model tersebut. Ini akan membantu para pengamat untuk mengetahui data apa yang harus dicari untuk membantah suatu model, atau memutuskan mana yang benar dari model-model alternatif yang bertentangan. Para astronom teoretis juga akan mencoba menyusun model baru atau memperbaiki model yang sudah ada apabila ada data-data baru yang masuk. Apabila terjadi pertentangan, kecenderungannya adalah untuk membuat modifikasi minimal pada model yang bersangkutan untuk mengakomodir data yang sudah didapat. Kalau pertentangannya terlalu banyak, modelnya bisa dibuang dan tidak digunakan lagi. Topik-topik yang dipelajari oleh astronom-astronom teoretis antara lain yaitu: Dinamika dan evolusi bintang-bintang
Formasi galaksi
Struktur skala besar materi di alam semesta;
asal usul sinar kosmik yang sampai sekarang belum terpecahkan
Relativitas umum
Kosmologi fisik. Relativitas astrofisika dipakai untuk mengukur ciri-ciri struktur skala besar, di mana ada peran yang besar dari gaya gravitasi; juga sebagai dasar dari fisika lubang hitam dan penelitian gelombang gravitasional. Beberapa model/teori yang sudah diterima dan dipelajari luas yaitu teori Dentuman Besar, Inflasi kosmik, materi gelap, dan teori-teori fisika fundamental. Kelompok model dan teori ini sudah diintegrasikan dalam model Lambda-CDM.