تحدث العديد من الظواهر الضوئية في الكون، ومن بين أهمها:
1- التفاعلات النووية: تحدث التفاعلات النووية داخل النجوم وتصدر طاقة ضوئية تتفاعل مع غلاف النجم وتعكسها، وتوضح لنا علم الفلك الضوئي تلك النتائج.
2- الانفجارات الشمسية: تحدث عندما يحدث تفاعل نووي على الشمس، وتشمل هذه الانفجارات أشعة غاما وشعاعات إكس، ويمكن استخدام علم الفلك الضوئي في دراسة تأثير هذه الانفجارات على الأرض.
3- النجوم المتغيرة القياسية: وهي نجوم تتغير سطوعها بشكل منتظم، وتساعدنا في فهم عمليات داخل النجوم وعمرها.
4- الأشعة الكوزمية: تتكون من جزيئات مشحونة تتراوح في طاقتها، وتأتي من الفضاء الخارجي بسبب التفاعلات النووية والانفجارات الشمسية، كما يمكن استخدام علم الفلك الضوئي لدراسة تأثير هذه الأشعة على الأرض.
يمكن استخدام علم الفلك الضوئي في دراسة تلك الظواهر ومعرفة ما يحدث في الكون، وذلك باستخدام المراصد والأدوات العلمية التي تمكننا من الرصد والتصوير الضوئي للكواكب والنجوم والإشعاعات الكوزمي. كما يمكننا دراسة الطيف الضوئي للمصادر الضوئية في الكون لتحديد ما يتكون منه الكون وكيف يتفاعل.