Ratkaisemattomia ongelmia tähtitieteessä

Jotkut tähtitieteen ratkaisemattomista ongelmista ovat teoreettisia, mikä tarkoittaa, että olemassa olevat teoriat eivät näytä pystyvän selittämään tiettyä havaittua ilmiötä tai kokeellista tulosta. Toiset ovat kokeellisia, mikä tarkoittaa, että on vaikea luoda kokeilua ehdotetun teorian testaamiseksi tai ilmiön yksityiskohtaisempaa tutkimista varten. Jotkut astronomian ratkaisemattomat kysymykset viittaavat kertaluonteisiin tapahtumiin, epätavallisiin ilmiöihin, jotka eivät toistuneet ja joiden syyt ovat siksi epäselviä.

Planeetan tähtitiede

• Planeettajärjestelmät : kuinka kasautuminen muodostaa planeettajärjestelmiä [1] ? Mistä maapallon vesi on peräisin [1] ?
• Onko Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella planeettoja ? Onko hypoteettista Planet Nine olemassa ? Mikä selittää Kuiperin vyöhykkeen esineiden ryhmän pitkänomaiset radat ?
• Saturnuksen pyörimistaajuus : miksi Saturnuksen magnetosfäärissä on hitaasti vaihteleva jaksollisuus, joka on lähellä planeetan pilvien pyörimisnopeutta? Mikä on Saturnuksen syvien kerrosten todellinen pyörimisnopeus [2] ?
• Onko Plutolla renkaita ?

Tähtiastronomia ja astrofysiikka

• Auringon kiertokulku : Kuinka aurinko luo ajoittain muuttuvan laajan magneettikentän? Kuinka muut tähdet , kuten aurinko , luovat magneettikenttänsä, ja mitä yhtäläisyyksiä ja eroja on Auringon syklien ja auringon kaltaisten tähtien tähtien aktiivisuuden välillä? Mikä aiheutti Maunder Lowin ja muut suuret alamäet, ja miten auringon kierto palautuu minimitilasta?
• Aurinkokoronan lämmitysongelma : miksi aurinkokorona on niin paljon kuumempi kuin auringon pinta? Miksi magneettinen uudelleenkytkentävaikutus on monta suuruusluokkaa nopeampi kuin standardimallit ennustavat?
• Mikä on tähtien massaspektrin alkuperä? Eli miksi tähtitieteilijät havaitsevat saman tähtien massojen jakautumisen - alkumassafunktion - ilmeisesti alkuolosuhteista  riippumatta [3] ?
• Supernovat : mikä on tarkka mekanismi, jolla kuolevan tähden purkautuminen muuttuu räjähdykseksi?
• Protonirikkaat ytimet : mikä astrofysikaalinen prosessi on vastuussa näiden harvinaisten isotooppien nukleosynteesistä ?
• Nopeat radiopurskeet (FRB): Mikä aiheuttaa nämä ohimenevät radiopurskeet kaukaisista galakseista, joista jokainen kestää vain muutaman millisekunnin? Miksi jotkut FRB:t toistuvat arvaamattomin väliajoin, kun taas useimmat eivät? Malleja on ehdotettu kymmeniä, mutta yhtäkään ei ole otettu laajalti käyttöön [4] .
• Voi-jumala hiukkanen ja muut ultrakorkean energian kosmiset säteet : mitkä fysikaaliset prosessit luovat kosmisia säteitä, joiden energia ylittää GZK-rajan [5] ?
• Tabby-tähden luonne : mistä tämän tähden epätavalliset kirkkausvaihtelut ovat peräisin ?

Galaktinen tähtitiede ja astrofysiikka

• Galaktien pyörimisongelma : Onko pimeä aine syynä eroihin tähtien havaituissa ja teoreettisissa pyörimisnopeuksissa galaksien keskustan ympärillä vai onko se jotain muuta?
• Tähtien iän ja metallisuuden suhde galaktisessa kiekossa: onko galaksin kiekossa (sekä levyn "ohuissa" että "paksuissa" osissa) universaali ikä- metallisuussuhde ? Vaikka galaksin levyn paikallisessa osassa (ensisijaisesti "ohuassa" osassa) ei ole todisteita voimakkaasta iästä ja metallista riippuvuudesta [6] , levyn "paksussa" osassa oleva näyte 229 läheisestä tähdestä saatiin. käytetään tutkimaan iän ja metallin välisen suhteen olemassaoloa "paksussa" osassa ja osoittaa, että tällainen suhde on olemassa [7] [8] . Astroseismologia vahvistaa, että iän ja metallisuuden välillä ei ole vahvaa yhteyttä galaktisessa levyssä [9] .
• Ultraluminous röntgenlähteet (ULX:t): mikä on niiden röntgenlähteiden teho, jotka eivät liity aktiivisiin galaktisiin ytimiin , mutta ylittävät Eddingtonin rajan neutronitähden tai tähtimassaisen mustan aukon muodossa ? Onko tämä voima seurausta keskimassan mustan aukon vaikutuksesta ? Jotkut ULX:t ovat jaksollisia, mikä viittaa ei-isotrooppiseen neutronitähtien säteilyyn. Koskeeko tämä kaikkia ULX:itä? Miten tällainen järjestelmä voi muodostua ja pysyä vakaana?
• Toisen parametrin ongelma : mitkä parametrit metalliisuuden ja iän lisäksi vaikuttavat pallomaisten tähtijoukkojen vaakasuuntaisen haaran morfologiaan ?

Mustat aukot

• Gravitaatiosingulariteetti : Onko yleinen suhteellisuusteoria rikki mustan aukon sisällä kvanttivaikutusten , affiinin vääntön tai muiden ilmiöiden vuoksi?
• Ei hiuslausetta : Onko mustilla aukoilla sisäinen rakenne? Jos on, miten sitä voidaan tutkia?
• Supermassiivinen musta aukko : mistä johtuu supermassiivisen mustan aukon massan ja galaksin nopeusdispersion välinen M-sigma-relaatio [10] ? Kuinka kaukaisimmat kvasaarit "kasvattivat" supermassiiviset mustat aukkonsa 10 10 aurinkomassaksi niin aikaisessa universumin historiassa?
• Mustan aukon tiedon paradoksi ja mustan aukon säteily : tuottavatko mustat aukot lämpösäteilyä teorian perusteella [11] ? Jos tämä on totta ja mustat aukot voivat haihtua, mitä tapahtuu niihin tallennetulle tiedolle (koska kvanttimekaniikka ei mahdollista tiedon tuhoamista)? Vai loppuuko säteily jossain vaiheessa, kun mustaa aukkoa on enää vähän jäljellä?
• Palomuuri : Onko mustan aukon ympärillä palomuuri [12] ?
• Viimeinen parsekkiongelma : Supermassiiviset mustat aukot näyttävät sulautuneen yhteen – samanlainen pari havaittiin PKS 1302-102 :ssa . Teoria kuitenkin ennustaa, että kun supermassiiviset mustat aukot saavuttavat noin yhden parsekin etäisyyden, kestää monia miljardeja vuosia päästäkseen kiertoradalle tarpeeksi lähelle sulautuakseen - enemmän kuin maailmankaikkeuden ikä [13] .

Kosmologia

• Pimeä aine: mikä on pimeän aineen identiteetti [14] ? Onko se hiukkanen ? Onko se kevyin superkumppani ? Eivätkö pimeästä aineesta johtuvat ilmiöt viittaa johonkin aineen muotoon, vaan painovoiman käsitteen laajennukseen ?
• Pimeä energia : mikä on syynä havaittuun maailmankaikkeuden kiihtyneeseen laajenemiseen ( de Sitter -vaihe )? Miksi pimeän energiakomponentin energiatiheys on sama kuin aineen tiheys tällä hetkellä, kun ne kehittyvät ajan myötä täysin eri tavoin; voisiko olla, että tarkkailemme oikeaan aikaan ? Onko pimeä energia puhdas kosmologinen vakio vai voidaanko soveltaa vaihtoehtoisia malleja (kvintessenssi), kuten fantomienergia ?
• Baryonin epäsymmetria : miksi havaittavassa maailmankaikkeudessa on niin paljon enemmän ainetta kuin antimateriaa ?
• Kosmologinen vakioongelma : Miksi nollatyhjiöenergia ei tehnyt kosmologisesta vakiosta suurta? Mikä esti tämän [15] [16] ?
• Universumin koko ja muoto : Havaittavan maailmankaikkeuden halkaisija on noin 93 miljardia valovuotta , mutta mikä on koko maailmankaikkeuden koko? Mikä on 3 - moniosa liikkuvassa avaruudessa , eli universumin liikkuvassa spatiaalisessa osassa, jota epävirallisesti kutsutaan universumin "muodoksi"? Tällä hetkellä ei tunneta kaarevuutta eikä topologiaa, vaikka kaarevuuden tiedetään olevan lähellä nollaa havainnoiduilla asteikoilla. Universumin inflaatiomalli viittaa siihen, että maailmankaikkeuden muoto voi olla mittaamaton, mutta vuodesta 2003 lähtien Jean-Pierre Lumine ja muut ryhmät ovat ehdottaneet, että universumin muoto voi olla Poincarén dodekaedriavaruus . Onko muoto mittaamaton; Poincarén tila vai toinen 3-jakotukki?
• Universumin inflaatiomalli: pitääkö kosmologisen inflaation teoria paikkansa varhaisessa universumissa, ja jos on, mitkä ovat tämän aikakauden yksityiskohdat? Mikä on hypoteettinen inflatonin skalaarikenttä , joka aiheutti kosmologisen inflaation? Jos kosmologinen inflaatio tapahtui jossain vaiheessa, onko se kaoottista ja jatkuu siten (jossakin hyvin kaukaisessa paikassa) [17] ?
• Horisonttiongelma : Miksi kaukainen universumi on niin homogeeninen, kun alkuräjähdyksen teoria ennustaa enemmän anisotropiaa yötaivaalla kuin havaittu? Kosmologinen inflaatio hyväksytään yleisesti ongelman ratkaisuksi, mutta ehkä muut mahdolliset selitykset ovat sopivampia, kuten muuttuva valonnopeus [14] ?
• Hubble-jännite : jos Lambda CDM on oikea, miksi Hubble-vakion mittaukset eivät lähenty [18] ?
• Axis of Evil : Jotkut yli 13 miljardin valovuoden päässä olevan taivaan mikroaaltotutkimuksen suuret piirteet näyttävät vastaavan sekä aurinkokunnan liikettä että suuntausta. Johtuuko se systemaattisista käsittelyvirheistä, tulosten saastumisesta paikallisilla vaikutuksilla vai selittämättömästä Kopernikaanisen periaatteen rikkomisesta ?
• Universumin alkuperä ja tulevaisuus : miten edellytykset jonkin olemassaololle syntyivät? Onko universumi matkalla kohti suurta jäätymistä , suurta repeytymistä , suurta murskausta tai suurta elpymistä ? Vai onko se osa loputtomasti toistuvaa syklistä mallia ?
• Huippuongelma : mikä selittää eron galaksien halossa havaitun pimeän aineen jakautumisen ja teoreettisesti ennustetun välillä?

Maan ulkopuolinen elämä

• Onko universumissa muuta elämää? Erityisesti, onko olemassa muuta älyllistä elämää? Jos on, mikä selittää Fermin paradoksin [19] [20] ?
• "Vau!"-signaalin luonne : oliko tämä yksittäinen tapahtuma todellinen signaali, ja jos oli, mikä oli sen alkuperä [21] ?

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Carnegie Institution. Maan kaltaisten planeettojen tekeminen: Viisi suurta mysteeriä . YouTube (16. kesäkuuta 2014). Haettu 21. maaliskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 4. toukokuuta 2020. (määrätön)
2. ↑ Tutkijat havaitsevat, että Saturnuksen pyörimisjakso on arvoitus . NASA (28. kesäkuuta 2004). Käyttöpäivä: 22. maaliskuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 29. heinäkuuta 2011. (määrätön)
3. ↑ Kroupa, Pavel. Tähtien alkuperäinen massafunktio: todisteita muuttuvien järjestelmien yhtenäisyydestä  (englanniksi)  // Science : Journal. - 2002. - Voi. 295 , nro. 5552 . - s. 82-91 . - doi : 10.1126/tiede.1067524 . - . - arXiv : astro-ph/0201098 . — PMID 11778039 .
4. ↑ Platts, E.; Weltman, A.; Walter, A.; Tendulkar, S. P.; Gordin, JEB; Kandhai, S. Elävä teorialuettelo nopeille radiopurskeille   // Physics Reports : päiväkirja. - 2019. - Vol. 821 . - s. 1-27 . - doi : 10.1016/j.physrep.2019.06.003 . — . - arXiv : 1810.05836 .
5. ↑ Wolchover, Natalie Partikkeli, joka rikkoi kosmisen nopeusrajoituksen . Quanta Magazine (14. toukokuuta 2015). Haettu 4. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 26. lokakuuta 2017. (määrätön)
6. ↑ Casagrande, L.; Schönrich, R.; Asplund, M.; Cassisi, S.; Ramirez, I.; Melendez, J.; Bensby, T.; Feltzing, S.Uusia rajoituksia aurinkoalueen ja galaktisten kiekkojen kemiallisessa kehityksessä  //  Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2011. - Voi. 530 . — P. A138 . - doi : 10.1051/0004-6361/201016276 . - . - arXiv : 1103.4651 .
7. ↑ Bensby, T.; Feltzing, S.; Lundström, I. Mahdollinen ikä-metallisuussuhde galaktisessa paksussa kiekossa? (englanti)  // Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2004. - Heinäkuu ( osa 421 , nro 3 ) - s. 969-976 . - doi : 10.1051/0004-6361:20035957 . - . — arXiv : astro-ph/0403591 .
8. ↑ Gilmore, G.; Asiri, HM Open Issues in the Evolution of the Galactic Disks // Stellar Clusters & Associations: A RIA Workshop on Gaia. Proceedings. Granada. - 2011. - S. 280 . - .
9. ↑ Casagrande, L.; Silva Aguirre, V.; Schlesinger, KJ; Stello, D.; Huber, D.; Serenelli, A.M.; Scho Nrich, R.; Cassisi, S.; Pietrinferni, A.; Hodgkin, S.; Milone, A. P.; Feltzing, S.; Asplund, M. Galaktisen kiekon vertikaalisen ikärakenteen mittaaminen asteroseismologian ja SAGA  :n avulla // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : Journal  . - Oxford University Press , 2015. - Voi. 455 , no. 1 . - s. 987-1007 . - doi : 10.1093/mnras/stv2320 . - . - arXiv : 1510.01376 .
10. ↑ Ferrarese, Laura; Merritt, DavidSupermassiivisten mustien aukkojen ja niiden isäntägalaksien välinen perussuhde  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2000. - Voi. 539 , no. 1 . - P. L9–L12 . - doi : 10.1086/312838 . - . - arXiv : astro-ph/0006053 .
11. ↑ Peres, Asher; Terno, Daniel R. Kvanttiinformaatio ja suhteellisuusteoria  (englanniksi)  // Reviews of Modern Physics  : Journal. - 2004. - Voi. 76 , nro. 1 . - s. 93-123 . - doi : 10.1103/revmodphys.76.93 . - . — arXiv : quant-ph/0212023 .
12. ↑ Ouellette, Jennifer . Black Hole Firewalls hämmentää teoreettiset fyysikot  (21. joulukuuta 2012). Arkistoitu alkuperäisestä 9. marraskuuta 2013. Haettu 29. lokakuuta 2013. Julkaistu alun perin Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2014. Quantassa, 21. joulukuuta 2012.
13. ↑ Milosavljević, Miloš; Merritt, David Lopullinen Parsec-ongelma  // AIP-konferenssijulkaisut. - American Institute of Physics, 2003. - Lokakuu ( osa 686 , nro 1 ). - S. 201-210 . - doi : 10.1063/1.1629432 . - . - arXiv : astro-ph/0212270 .
14. ↑ 12 Brooks , Michael . 13 asiaa, joissa ei ole järkeä  (19. maaliskuuta 2005). Arkistoitu alkuperäisestä 23. kesäkuuta 2015. Haettu 7. maaliskuuta 2011.
15. ↑ Steinhardt, P.; Turok, N. Miksi kosmologinen vakio on niin pieni ja positiivinen  // Science  :  Journal. - 2006. - Voi. 312 , nro. 5777 . - s. 1180-1183 . - doi : 10.1126/tiede.1126231 . - . — arXiv : astro-ph/0605173 . — PMID 16675662 .
16. ↑ Wang, Qingdi; Zhu, Zhen; Huh, William G.Kuinka kvanttityhjiön valtava energia gravitoituu ajaakseen universumin hitaasti kiihtyvää laajenemista  // Physical Review D  : Journal . - 2017. - 11. toukokuuta ( nide 95 , nro 10 ). — P. 103504 . - doi : 10.1103/PhysRevD.95.103504 . - . - arXiv : 1703.00543 . . — "Tätä ongelmaa pidetään laajalti yhtenä suurimmista esteistä perusfysiikan edistymiselle [...] Sen tärkeyttä ovat korostaneet useat kirjailijat eri näkökulmista. Sitä on esimerkiksi kuvattu "todelliseksi kriisiksi" [...] ja jopa "kaikkien fysiikan ongelmien äidiksi" [...] Vaikka saattaa olla mahdollista, että tietyn ongelman parissa työskentelevillä ihmisillä on taipumus korostaa tai jopa Liioittelevat sen tärkeyttä, kaikki kirjoittajat ovat yhtä mieltä siitä, että tämä on ongelma, joka on ratkaistava, vaikka ei ole juurikaan yksimielisyyttä siitä, mikä on oikea suunta ratkaisun löytämiseksi."
17. ↑ Podolsky, Dmitry Fysiikan kymmenen avointa ongelmaa (pääsemätön linkki) . NEQNET. Käyttöpäivä: 24. tammikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2012. (määrätön) 
18. ↑ Kosmologit keskustelevat siitä, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee  , Quanta Magazine (  2019). Arkistoitu alkuperäisestä 8. huhtikuuta 2020. Haettu 24. helmikuuta 2020.
19. ↑ Harvinainen maapallo: monimutkaista elämää muualla universumissa? . Astrobiologian aikakauslehti. Haettu 12. elokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 28. kesäkuuta 2011. (määrätön)
20. ↑ Sagan, Carl The Quest for Extraterrestrial Intelligence . Cosmic Search Magazine. Haettu 12. elokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 18. elokuuta 2006. (määrätön)
21. ↑ Kiger, Patrick J. Mikä on Vau! signaali? . National Geographic Channel (21. kesäkuuta 2012). Haettu 2. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2016. (määrätön)