यामध्ये निरीक्षणात्मक खगोलभौतिकीमधून मिळालेल्या डेटाचे स्पष्टीकरण करण्यासाठी गणितीय आणि संगणकीय प्रतिमाणे (Models) बनवली जातात आणि त्यांमधून निरीक्षणाने मिळालेल्या डेटाचे स्पष्टीकरण मिळत असेल तर या प्रतिमाणांच्या साहाय्याने निरीक्षण आणि प्रयोगाच्या साहाय्याने पडताळून पाहता येतील अशी खगोलशास्त्रीय भाकीते करण्याचा प्रयत्न केला जातो. त्याचप्रमाणे नव्याने मिळालेल्या निरीक्षणावरून जुन्या प्रतिमाणांमध्ये सुधारणा करण्याचे किंवा त्यांच्याजागी नवीन प्रतिमाणे आणण्याचे काम देखील केले जाते. सैद्धांतिक खगोलभौतिकीमधील काही महत्त्वाच्या ठरलेल्या प्रतिमा म्हणजे महास्फोट आणि <MASK> यांची भाकीते. निरीक्षणांमधून ही भाकीते खरी असल्याचे सिद्ध झाले आहे.
खगोलभौतिकी
दीर्घिका तारे कृष्णविवर ग्रह