Liste ungelöster Probleme in der Astronomie

Dieser Artikel ist a Liste der bemerkenswerten ungelösten Probleme in Astronomie. Einige davon ungelöste Probleme in Astronomie sind theoretisch, was bedeutet, dass bestehende Theorien nicht in der Lage zu sein scheinen, ein bestimmtes beobachtetes Phänomen oder ein experimentelles Ergebnis zu erklären. Die anderen sind experimentell, was bedeutet, dass es schwierig ist, ein Experiment zum Testen einer vorgeschlagenen Theorie zu erstellen oder ein Phänomen ausführlicher zu untersuchen. Einige beziehen sich auf einmalige Ereignisse, ungewöhnliche Ereignisse, die sich nicht wiederholt haben und deren Ursachen daher unklar bleiben.

Planetary Astronomie

Exoplanetary

• Wie ungewöhnlich ist unser Sonnensystem? Einige beobachteten Planetensysteme enthalten Super-Erde und Heiße Jupiter Diese Umlaufbahn sehr nahe an ihren Sternen (noch näher als Quecksilber). Systeme mit jupiterähnlichen Planeten in jupiterähnlichen Umlaufbahnen scheinen selten zu sein. Liegt es aufgrund unserer Datenmangel angesichts der Schwierigkeit, Exoplaneten zu beobachten? Oder kann es von der erklärt werden Grand Tack -Hypothese?^[1]

Sonnensystem

• Umlaufkörper und Rotation:
  • Sind da welche Planeten jenseits von Neptun?
  • Was ist die Erklärung für die länglichen Umlaufbahnen einer Gruppe von Kuiper Gürtel Objekte?^[2]
  • Rotationsrate von Saturn:
    • Warum das Magnetosphäre des Saturn Drehen Sie mit einer Rate in der Nähe, bei der sich die Wolken des Planeten drehen?
    • Was ist die wahre Rotationsrate von Saturns tiefem Innenraum?^[3]
• Satellit Geomorphologie:
  • Was ist der Ursprung der Kette von hohen Bergen Das folgt genau dem Äquator von Saturns Mond Iapetus?
    • Ist es der Rest heißer und schnell rotierender junger Iapetus?
    • Ist es das Ergebnis von Material (entweder aus den Ringen des Saturn oder seines eigenen Rings), das im Laufe der Zeit auf der Oberfläche gesammelt wurde?^[4][5]

Sternastronomie und Astrophysik

• Sonnenzyklus:
  • Wie erzeugt die Sonne ihr regelmäßiges umgekehrtes großes Magnetfeld?
  • Wie erzeugen andere solarbarme Sterne ihre Magnetfelder und wie hoch sind die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Sternaktivitätszyklen und der der Sonne?^[6]
  • Was verursachte das Maunder Minimum und andere großartige Minima, und wie erholt sich der Sonnenzyklus von einem Mindestzustand?
• Koronalerwärmungsproblem:
  • Warum ist die Corona der Sonne (Atmosphäre) so viel heißer als die Sonnenoberfläche?
  • Warum ist der Magnetische Wiederverbindung Wirken Sie viele Größenordnungen schneller als durch Standardmodelle vorhergesagt?
• Raumwetter Vorhersage:
  • Wie produziert die Sonne stark nach Süden zeigende Magnetfelder in Solar Koronale Massenektionen das führte zu Geomagnetische Stürme? Wie können wir solare und geomagnetische Superstürme vorhersagen?^[7]
• Was ist der Ursprung des Sternmassenspektrums? Das heißt, warum Astronomen die gleiche Verteilung der Sternmassen beobachten - die anfängliche Massenfunktion- Anscheinend unabhängig von den Anfangsbedingungen?^[8]
• Supernova: Was ist der genaue Mechanismus, durch den eine Implosion eines sterbenden Sterns zu einer Explosion wird?
• p-nuclei: Welcher astrophysikalischer Prozess ist für die verantwortlich Nucleogenese Von diesen seltenen Isotopen?
• Schnelle Radio -Plätze (FRBS): Was verursacht diese transienten Funkimpulse aus entfernten Galaxien, die jeweils nur wenige Millisekunden dauern? Warum wiederholen einige FRBs in unvorhersehbaren Abständen, aber die meisten nicht? Es wurden Dutzende von Modellen vorgeschlagen, aber keine wurden weithin akzeptiert.^[9]
• Das Oh-mein Gott, Partikel und andere Ultrahoch-Energie kosmische Strahlen: Welche physikalischen Prozesse erzeugen kosmische Strahlen, deren Energie die übersteigt GZK Cuttoff?^[10]
• Die Natur von KIC 8462852, allgemein bekannt als Tabbys Stern: Was ist der Ursprung ungewöhnlicher Helligkeit Änderungen dieses Sterns?

Galaktische Astronomie und Astrophysik

Rotationskurve einer typischen Spiralgalaxie: vorhergesagt (A) und beobachtet (B). Kann die Diskrepanz zwischen den Kurven auf dunkle Materie zugeschrieben werden?

• Galaxy -Rotationsproblem: Ist Dunkle Materie Verantwortlich für Unterschiede in der beobachteten und theoretischen Geschwindigkeit von Sternen, die sich um das Zentrum von Galaxien drehen, oder ist es noch etwas anderes?
• Alter -Metallizitätsbeziehung in der galaktischen Festplatte: Gibt es eine universelle Alter -Metallizitäts -Beziehung (AMR) in der galaktischen Scheibe (sowohl "dünne" als auch "dicke" Teile der Festplatte)? Obwohl in der lokalen (in erster Linie dünnen) Scheibe der Milchstraße Es gibt keine Hinweise auf einen starken AMR,^[11] Eine Probe von 229 "dicken" Scheibenstern in der Nähe wurde verwendet, um die Existenz einer Alters -Metallizitäts -Beziehung in der galaktischen dicken Scheibe zu untersuchen und anzuzeigen, dass in der dicken Scheibe eine Alter -Metallizitätsbeziehung vorhanden ist.^[12][13] Die Sternalter aus der Asterosesmologie bestätigen das Fehlen einer starken Altersmetallizität in der galaktischen Scheibe.^[14]
• Ultraluminöse Röntgenquellen (ULXS): Was macht Röntgenquellen, mit denen nicht verbunden sind Aktive galaktische Kerne aber übertreffen die Eddington Limit von a Neutronenstern oder Stellares Schwarzes Loch? Sind sie zugenommen Zwischenmasse schwarze Löcher? Einige ULXs sind periodisch und hindeuten nicht isotrope Emissionen aus einem Neutronenstern. Gilt dies für alle ULXs? Wie könnte sich ein solches System bilden und stabil bleiben?
• Was ist der Ursprung der Galaktisches Zentrum Gev -Überschuss?^[15] Liegt es an der Vernichtung dunkler Materie -Partikel oder einer neuen Population von Millisekundenpulsaren?
• Die Infrarot-/TEV-Krise: Mangel an Abschwächung sehr energetischer Gammastrahlen aus extragalaktischen Quellen.^[16][17][18]

Schwarze Löcher

• Gravitations Singularitäten: Tut generelle Relativität im Inneren von a brechen schwarzes Loch wegen Quanteneffekte, Drehungoder andere Phänomene?
• No-Hair-Theorem:
  • Haben schwarze Löcher eine interne Struktur?
    • Wenn ja, wie könnte die interne Struktur untersucht werden?
• Supermassive schwarze Löcher:
  • Was ist der Ursprung der M -Sigma -Beziehung Zwischen der supermassiven Schwarzen Lochmasse und der Galaxiengeschwindigkeitsdispersion?^[19]
• Die Bildung von hochrösten Verschiebung Quasare:
  • Wie geht es am weitesten? Quasare Wachsen Sie ihre supermassiven schwarzen Löcher auf 10¹⁰ Solarmassen so früh in der Geschichte des Universums (mit Rotverschiebung> 6-7)?
• Schwarzlochinformation Paradox und Strahlung des Schwarzen Lochs:
  • Erzeugen schwarze Löcher wie erwartet aus theoretischen Gründen thermische Strahlung?^[20]
    • Wenn ja, und schwarze Löcher können verschwinden, was passiert mit den darin gespeicherten Informationen (da die Quantenmechanik nicht die Zerstörung von Informationen vorsieht)? Oder stoppt die Strahlung irgendwann, und lässt schwarze Lochreste?
• Firewalls: Gibt es eine Firewall um ein schwarzes Loch?^[21]
• Endgültiges Parsec -Problem: Supermassive schwarze Löcher scheinen sich verschmolzen zu haben, und was ein Paar in diesem Zwischenbereich zu sein scheint, wurde beobachtet, in PKs 1302-102.^[22] Die Theorie sagt jedoch voraus, dass, wenn supermassive schwarze Löcher eine Trennung von etwa einem Parsec erreichen, es Milliarden von Jahren dauern würde, um sich genau genug zu umkreisen - mehr als das Alter des Universums.^[23]
• Nackte Singularität: Ist Kosmische Zensurhypothese Korrekt? Tut ein nackte Singularität existieren?

Kosmologie

Geschätzte Verteilung der dunklen Materie und dunkle Energie im Universum

• Kosmologisches Prinzip:
  • Ist das Universum homogen und isotrop, in groß genug Maßstab, wie von der behauptet wird kosmologisches Prinzip und angenommen von allen Modellen, die die verwenden Friedmann -Lemaître -Robertson -Walker -Metrik, einschließlich der aktuellen Version der ΛCDM -Modell, oder ist das Universum inhomogen oder anisotrop?^[24][25][26]
  • Ist der CMB -Dipol rein kinematisch, oder signalisiert es die Anisotropie des Universums, was zum Zusammenbruch der FLRW -Metrik und des kosmologischen Prinzips führt?^[24]
  • Ist der Hubble -Spannung Beweis dafür, dass das kosmologische Prinzip falsch ist?^[24]
  • Auch wenn das kosmologische Prinzip korrekt ist, ist das Friedmann -Lemaître -Robertson -Walker -Metrik Die richtige Metrik für unser Universum?^[27][24]
  • Sind die Beobachtungen normalerweise als die interpretiert Beschleunigung der Expansion des Universums Recht interpretiert oder sind sie stattdessen ein Beweis dafür, dass die kosmologisches Prinzip ist falsch?^[28][29]
  • Copernican -Prinzip: Werden kosmologische Beobachtungen aus der Erde repräsentativ für Beobachtungen aus der durchschnittlichen Position im Universum?
• Dunkle Materie:
  • Was ist die Identität der dunklen Materie?^[30]
  • Ist dunkle Materie a Partikel? Wenn ja, ist es a Wimp, ein Axion, das hellste Superpartner (LSP) oder ein anderes Partikel?
  • Mach das Phänomene, die auf dunkle Materie zugeschrieben werden weisen Sie sich nicht auf eine Form von Materie hin, sondern auf eine Erweiterung der Schwerkraft?
• Dunkle Energie:
  • Was ist die Ursache der Beobachteten? Beschleunigung der Expansion des Universums (das De Sitterphase)?
  • Sind die Beobachtungen zu Recht als die interpretiert Beschleunigung der Expansion des Universums, oder sind sie ein Beweis dafür, dass die kosmologisches Prinzip ist falsch?^[28][29]
  • Warum ist die Energiedichte der dunklen Energiekomponente in der gleichen Größe wie derzeit die Dichte der Materie, wenn sich die beiden im Laufe der Zeit ganz anders entwickeln?
    • Könnte es einfach sein, dass wir genau das beobachten richtige Zeit?
  • Ist dunkle Energie eine reine kosmologische Konstante oder sind Modelle von Quintessenz wie zum Beispiel Phantomenergie zutreffend?
  • Machen Sie frühe dunkle Energiemodelle auf Hubble -Spannung?^[24][31]
• Baryonasymmetrie: Warum gibt es viel mehr Angelegenheit als Antimaterie in dem Beobachtbares Universum?
• Kosmologisches konstantes Problem:
  • Warum das Null-Punkt-Energie des Vakuum keine große verursachen Kosmologische Konstante?
    • Was macht es aus?^[32][33]
• Größe und Form des Universums:
  • Der Durchmesser des Beobachtbares Universum Ist etwa 93 Milliarden Lichtjahre, aber wie groß ist das gesamte Universum? Ist es unendlich?
  • Was ist der 3-vielfältig von Comoving Space, d.h. eines komplizierten räumlichen Abschnitts des Universums, informell als "Form" des Universums bezeichnet?
    • Weder die Krümmung noch die Topologie sind derzeit bekannt, obwohl die Krümmung auf beobachtbaren Skalen "nahe" an Null ist. Das kosmische Inflation Die Hypothese legt nahe, dass die Form des Universums nicht messbar ist, aber seit 2003, Jean-Pierre Luminet, et al. Und andere Gruppen haben vorgeschlagen, dass die Form des Universums die sein kann Poincaré dodecaedrisch Raum. Ist die Form nicht messbar; der Poincaré -Raum; Oder noch ein 3-Manifold?
• Kosmische Inflation:
  • Ist die Theorie der kosmischen Inflation im sehr frühen Universum richtig?
    • Und wenn ja, was sind die Details dieser Epoche?
  • Was ist die Hypothetisch? Inflaton Skalarfeld Das führte zu dieser kosmischen Inflation?
  • Wenn irgendwann die Inflation geschah, ist es Selbsttragung durch Inflation von quantenmechanischen Schwankungenund so an einem extrem entfernten Ort weiterhin?^[34]
• Horizontproblem:
  • Warum ist das entfernte Universum so homogen, wenn der Urknalltheorie scheint größere messbare vorherzusagen Anisotropien vom Nachthimmel als die beobachtet?
    • Kosmologisch Inflation wird allgemein als Lösung akzeptiert, aber andere mögliche Erklärungen wie a Lichtgeschwindigkeit des Lichts angemessener?^[30]
• Hubble -Spannung: Wenn λcdm korrekt ist, warum konvergieren die Messungen der Hubble -Konstante dann nicht?^[35]
• Achse des Bösen: Einige große Merkmale des Mikrowellenhimmels in Abständen von über 13 Milliarden Lichtjahren scheinen sowohl mit der Bewegung als auch mit der Ausrichtung des Sonnensystems ausgerichtet zu sein. Ist dies auf systematische Fehler in der Verarbeitung, die Kontamination der Ergebnisse durch lokale Effekte oder eine unerklärliche Verletzung des Copernican -Prinzip?
• Warum gibt es eher etwas als nichts?, Herkunft und Zukunft des Universums:
  • Wie entstand die Bedingungen für etwas zu existieren?
  • Gibt es potential eine unendliche Menge unbekannter astronomischer Phänomene in unserem gesamten Universum?
  • Ist das Universum auf einen Weg zu einem Großes Frieren, a Big Rip, a Großer Crunch, oder ein Großer Sprungoder ist es Teil eines unendlich wiederkehrenden zyklisches Modell?
• Multiversum:
  • Gibt es eine Multiversum? Gibt es eine unendliche Menge von Universen im Multiversum? Wie testet man die Hypothese? Ist das Multiverse zu einer unendlichen Anzahl von Multiversen? Sind diese unendlichen Multiversen und alle unendlichen Universen zyklisch?
  • Sollten wir das umarmen Anthropische Prinzip ungelöste wissenschaftliche Rätsel wie die zu erklären kosmologisches konstantes Problem?

Außerirdisches Leben

• Gibt es andere? Leben im Universum? Besonders:
  • Gibt es ein anderes intelligentes Leben?
  • Gibt es möglicherweise eine unendliche Menge an außerirdischen Gattungen in unserem Universum?
    • Wenn ja, was ist die Erklärung für die Fermi Paradox?^[36][37]
• Die Natur von Wow! Signal:
  • War dieses einzigartige Ereignis ein echtes Signal?
    • Wenn ja, was war sein Ursprung?^[38]

Siehe auch

• Listen ungelöster Probleme
• Liste der ungelösten Probleme in der Physik

Verweise