Astronomi teoretis

Terdapat banyak jenis-jenis metode dan peralatan yang bisa dimanfaatkan oleh seorang astronom teoretis, antara lain model-model analitik (misalnyapolitrop untuk memperkirakan perilaku sebuah bintang) 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.[45][46]

Para teoris 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 teoris juga akan mencoba menyusun model baru atau memperbaiki model yang sudah ada apabila ada data-data baru yang masuk. Apabila terjadi pertentangan/inkonsistensi, 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: dinamika dan evolusi bintang-bintang; formasi galaksi; struktur skala besar materidi alam semesta; asal usul sinar kosmik; relativitas umum; dan kosmologi fisik (termasuk kosmologi dawai dan fisika astropartikel). 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.

Beberapa contoh proses: Proses fisik Alat eksperimen Model teoretis Yang dijelaskan/diprediksi Gravitasi Teleskop radio Efek Nordtvedt (sistem gravitasi yang mandiri) Lahirnya sebuah tata bintang Fusi nuklir Spektroskopi Evolusi bintang Bagaimana bintang berpijar; bagaimana logam terbentuk (nukleosintesis). Dentuman Besar (Big Bang) Teleskop luar angkasa Hubble, COBE Alam semesta yang mengembang Usia alam semesta Fluktuasi kuantum Inflasi kosmik Masalah kerataan alam semesta (flatness problem) Keruntuhan gravitasi Astronomi sinar-X Relativitas umum Sekumpulan lubang hitam di pusat Galaksi Andromeda. Siklus CNO pada bintang-bintang Wacana yang tengah hangat dalam astronomi pada beberapa tahun terakhir adalah materi gelap dan energi gelap — penemuan dan kontroversi mengenai topik-topik ini bermula dari penelitian atas galaksi-galaksi.[