Lista över olösta problem inom astronomi

Denna artikel är en lista över anmärkningsvärda olösta problem inom astronomi . Några av dessa olösta problem inom astronomi är teoretiska, vilket innebär att existerande teorier verkar oförmögna att förklara ett visst observerat fenomen eller experimentellt resultat. De andra är experimentella, vilket innebär att det är svårt att skapa ett experiment för att testa en föreslagen teori eller undersöka ett fenomen mer i detalj. Vissa avser engångshändelser, ovanliga händelser som inte har upprepats och vars orsaker därför förblir oklara.

Planetarisk astronomi

Exoplanetär

Hur ovanligt är vårt solsystem ? Vissa observerade planetsystem innehåller superjordar och heta Jupiters som kretsar mycket nära sina stjärnor (till och med närmare än Merkurius). System med Jupiterliknande planeter i Jupiterliknande banor verkar vara sällsynta. Är det på grund av vår brist på data, med tanke på svårigheten att observera exoplaneter? Eller kan det förklaras med grand tack-hypotesen ?

Solsystem

Kroppar som kretsar och rotation:
- Finns det några icke-dvärgplaneter bortom Neptunus ?
- Vad är förklaringen till de långsträckta banorna för de extrema trans-neptuniska objekten ?
- Rotationshastighet för Saturnus :
  - Varför roterar Saturnus magnetosfär med en hastighet nära den som planetens moln roterar med?
  - Vad är den sanna rotationshastigheten för Saturnus djupa inre?
Satellitgeomorfologi : _
- Vad är ursprunget till kedjan av höga berg som tätt följer ekvatorn på Saturnus måne Iapetus ?
  - Är det en rest av heta och snabbt roterande unga Iapetus?
  - Är det resultatet av material (antingen från Saturnus ringar eller dess egen ring) som med tiden samlats på ytan?

Stjärnastronomi och astrofysik

Solcykeln :
- Hur genererar solen sitt periodiskt vändande storskaliga magnetfält?
- Hur genererar andra solliknande stjärnor sina magnetfält, och vilka är likheterna och skillnaderna mellan stjärnaktivitetscykler och solens?
- Vad orsakade Maunder Minimum och andra stora minima, och hur återhämtar sig solcykeln från ett minimumstillstånd?
Coronal värmeproblem :
- Varför är solens korona (atmosfärsskiktet) så mycket varmare än solens yta?
- Varför är den magnetiska återkopplingseffekten många storleksordningar snabbare än vad som förutspås av standardmodeller?
Förutsägelse av rymdväder :
- Hur producerar solen starka magnetiska fält som pekar söderut i solkoronala massutkastningar som leder till geomagnetiska stormar ? Hur kan vi förutsäga sol- och geomagnetiska superstormar?
Vad är ursprunget till stjärnmasspektrat? Det vill säga, varför observerar astronomer samma fördelning av stjärnmassor – den initiala massfunktionen – uppenbarligen oavsett de initiala förhållandena?
Supernova : Vilken är den exakta mekanismen genom vilken en implosion av en döende stjärna blir en explosion?
p-kärnor : Vilken astrofysisk process är ansvarig för nukleogenesen av dessa sällsynta isotoper?
Snabba radioskurar (FRB): Vad orsakar dessa transienta radiopulser från avlägsna galaxer, som bara varar några millisekunder vardera? Varför upprepar vissa FRB:er med oförutsägbara intervaller, men de flesta gör det inte? Dussintals modeller har föreslagits, men ingen har blivit allmänt accepterad.
Oh -My-God-partikeln och andra kosmiska strålar med ultrahög energi : Vilka fysiska processer skapar kosmiska strålar vars energi överstiger GZK-gränsen ?
Typ av KIC 8462852 , allmänt känd som Tabby's Star: Vad är ursprunget till ovanliga ljusförändringar hos denna stjärna?

Galaktisk astronomi och astrofysik

Rotationskurva för en typisk spiralgalax: förutspådd ( A ) och observerad ( B ). Kan diskrepansen mellan kurvorna tillskrivas mörk materia?

Galaxrotationsproblem : Är mörk materia ansvarig för skillnader i observerad och teoretisk hastighet hos stjärnor som kretsar runt galaxernas centrum, eller är det något annat?
Ålder–metallicitetsrelation i den galaktiska skivan: Finns det en universell ålder–metallicitetsrelation (AMR) i den galaktiska skivan (både "tunna" och "tjocka" delar av skivan)? Även om det i Vintergatans lokala (främst tunna) skiva inte finns några bevis för en stark AMR, har ett urval av 229 närliggande "tjocka" skivstjärnor använts för att undersöka förekomsten av ett ålder-metallicitetsförhållande i den galaktiska tjocka skivan , och indikerar att det finns ett ålder-metallicitetsförhållande i den tjocka skivan. Stjärnåldrar från asteroseismologi bekräftar avsaknaden av någon stark ålder-metallicitetsrelation i den galaktiska skivan.
Ultraluminous röntgenkällor (ULX): Vad driver röntgenkällor som inte är associerade med aktiva galaktiska kärnor men som överskrider Eddington-gränsen för en neutronstjärna eller ett stjärnsvart hål ? Beror de på svarta hål med medelmassa ? Vissa ULX är periodiska, vilket tyder på icke-isotropisk emission från en neutronstjärna. Gäller detta alla ULX? Hur kunde ett sådant system bildas och förbli stabilt?
Vad är ursprunget till Galactic Center GeV-överskottet ? Beror det på förintelsen av mörk materia partiklar eller en ny population av millisekundspulsarer?
Infraröd/TeV-krisen: Brist på dämpning av mycket energiska gammastrålar från extragalaktiska källor.

Svarta hål

Gravitationssingulariteter : Bryts allmän relativitet sönder i det inre av ett svart hål på grund av kvanteffekter , vridning eller andra fenomen?
No-hair theorem :
- Har svarta hål en inre struktur?
  - Om så är fallet, hur kan den interna strukturen undersökas?
Supermassiva svarta hål :
- Vad är ursprunget till M–sigma-relationen mellan supermassiva svarta håls massa och galaxhastighetsspridning?
Bildandet av kvasarer med hög rödförskjutning :
- Hur växer de mest avlägsna kvasarerna sina supermassiva svarta hål upp till 10 ¹⁰ solmassor så tidigt i universums historia (med rödförskjutning > 6-7)?
Svarthålsinformationsparadox och svarthålsstrålning :
- Producerar svarta hål termisk strålning, som förväntat på teoretiska grunder?
  - Om så är fallet, och svarta hål kan avdunsta, vad händer med informationen som lagras i dem (eftersom kvantmekaniken inte tillhandahåller förstörelse av information)? Eller slutar strålningen någon gång och lämnar svarta hålsrester?
Brandväggar : Finns det en brandvägg runt ett svart hål?
Sista parsec-problem : Supermassiva svarta hål verkar ha gått samman, och vad som verkar vara ett par i detta mellanliggande område har observerats i PKS 1302-102 . Teorin förutspår dock att när supermassiva svarta hål når en separation på ungefär en parsec, skulle det ta miljarder år att kretsa tillräckligt nära för att smälta samman – mer än universums ålder.
Naken singularitet : Är hypotesen om kosmisk censur korrekt? Finns det en naken singularitet ?

Kosmologi

Beräknad fördelning av mörk materia och mörk energi i universum

Kosmologisk princip :
- Är universum homogent och isotropiskt i tillräckligt stora skalor, som hävdas av den kosmologiska principen och antas av alla modeller som använder Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-metriken , inklusive den nuvarande versionen av ΛCDM-modellen , eller är universum inhomogent eller anisotropt ?
- Är CMB-dipolen rent kinematisk, eller signalerar den universums anisotropi, vilket resulterar i nedbrytningen av FLRW-metriken och den kosmologiska principen?
- Är Hubble-spänningen bevis på att den kosmologiska principen är falsk?
- Även om den kosmologiska principen är korrekt, är Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-måttet det rätta måttet att använda för vårt universum?
- Tolkas observationerna vanligtvis som den accelererande expansionen av universum rätt tolkade, eller är de istället bevis på att den kosmologiska principen är falsk?
- Kopernikansk princip : Är kosmologiska observationer gjorda från jorden representativa för observationer från den genomsnittliga positionen i universum?
Mörk materia :
- Vad är mörk materias identitet?
- Är mörk materia en partikel ? Om så är fallet, är det en WIMP , en axion , den lättaste superpartnern (LSP) eller någon annan partikel?
- Pekar de fenomen som tillskrivs mörk materia inte på någon form av materia utan faktiskt på en förlängning av gravitationen ?
Mörk energi :
- Vad är orsaken till den observerade accelererande expansionen av universum (de Sitter-fasen) ?
- Tolkas observationerna korrekt som den accelererande expansionen av universum , eller är de bevis på att den kosmologiska principen är falsk?
- Varför är energitätheten för den mörka energikomponenten av samma storlek som materiens densitet för närvarande när de två utvecklas helt olika över tiden?
  - Kan det helt enkelt vara så att vi observerar vid exakt rätt tidpunkt ?
- Är mörk energi en ren kosmologisk konstant eller är modeller av kvintessens som fantomenergi tillämpliga?
- Löser tidiga mörkenergimodeller Hubble-spänningen ?
Baryonsymmetri : Varför finns det mycket mer materia än antimateria i det observerbara universum ?
Kosmologisk konstantproblem :
- Varför orsakar inte vakuumets nollpunktsenergi en stor kosmologisk konstant ?
  - Vad avbryter det?
Universums storlek och form :
- Diametern på det observerbara universum är cirka 93 miljarder ljusår, men hur stor är storleken på hela universum? Är det oändligt?
- Vad är 3- manifolden av comoving space , dvs av en comoving rumslig sektion av universum, informellt kallad universums "form"?
  - Varken krökningen eller topologin är för närvarande känd, även om krökningen är känd för att vara "nära" noll på observerbara skalor. Den kosmiska inflationshypotesen antyder att universums form kan vara omätbar, men sedan 2003 har Jean-Pierre Luminet , et al., och andra grupper föreslagit att universums form kan vara Poincarés dodekaedriska utrymme . Är formen omätbar; Poincaré-utrymmet; eller ett annat 3-grenrör?
Kosmisk inflation :
- Stämmer teorin om kosmisk inflation i det mycket tidiga universum?
  - Och i så fall, vilka är detaljerna i denna epok?
- Vad är det hypotetiska inflatonskalärfältet som gav upphov till denna kosmiska inflation ?
- Om inflationen inträffade vid ett tillfälle, är den självförsörjande genom uppblåsning av kvantmekaniska fluktuationer, och pågår alltså på någon extremt avlägsen plats?
Horisontproblem :
- Varför är det avlägsna universum så homogent när Big Bang-teorin verkar förutsäga större mätbara anisotropier av natthimlen än de som observerats?
  - Kosmologisk inflation är allmänt accepterad som lösningen, men är andra möjliga förklaringar som en variabel ljushastighet lämpligare?
Hubble-spänning : Om ΛCDM är korrekt, varför kan mätningar av Hubble-konstanten inte konvergera?
Ondskans axel : Vissa stora delar av mikrovågshimlen på avstånd på över 13 miljarder ljusår verkar vara i linje med både solsystemets rörelse och orientering. Beror detta på systematiska fel i bearbetningen, kontaminering av resultat av lokala effekter eller ett oförklarat brott mot den kopernikanska principen ?
Varför finns det något snarare än ingenting? , universums ursprung och framtid :
- Hur uppstod förutsättningarna för att något skulle existera?
- Finns det potentiellt en oändlig mängd okända astronomiska fenomen i hela vårt universum?
- Är universum på väg mot en Big Freeze , en Big Rip , en Big Crunch eller en Big Bounce , eller är det en del av en oändligt återkommande cyklisk modell ?
Multiversum :
- Finns det ett multiversum ? Finns det en oändlig mängd universum i multiversum? Hur testar man hypotesen? Är multiversum en av ett oändligt antal multiverser? Är dessa oändliga multiversum och alla oändliga universum cykliska?
- Bör vi anamma den antropiska principen för att förklara olösta vetenskapliga pussel som det kosmologiska konstantproblemet ?

Utomjordiskt liv

Finns det annat liv i universum ? Framförallt:
- Finns det annat intelligent liv?
- Finns det potentiellt en oändlig mängd utomjordiska släkten i hela vårt universum?
  - Om så är fallet, vad är förklaringen till Fermi-paradoxen ?
Naturen av Wow! signal :
- Var denna sällsynta händelse en riktig signal?
  - Om så är fallet, vad var dess ursprung?

Se även