要看具體學校和具體的研究內容了,但一般不會是應用物理學,除非是天文技術類專業,而且你也強調是理論研究了。
對於院系,有些學校的物理學院規模較大,是把天文系和物理系放在一起處在一個學院下的,有些規模中等的是有單獨的天文系,而規模較小的學校則是歸到物理系下。
對於研究,“研究宇宙、暗物质”,這個也要看詳細研究什麼,如果是lambda CDM模型、暗物質對宇宙演化影響之類的是屬於宇宙學和廣義相對論的。而暗物質研究很多也歸到粒子天體物理這個學科方向下。研究黑洞理論的話一般也是廣義相對論理論方向。
研究星體狀態、中子星、星際物質、星系氣體之類一般算最經典的天體物理研究,但有些也可以歸到核物理或者粒子物理理論,特別是多體理論或者夸克-膠子研究。