Uløste problemer i astronomi

Nogle af de uløste problemer i astronomi er teoretiske, hvilket betyder, at eksisterende teorier synes ude af stand til at forklare et bestemt observeret fænomen eller eksperimentelt resultat. Andre er eksperimentelle, hvilket betyder, at det er svært at lave et eksperiment for at teste en foreslået teori eller studere et fænomen mere detaljeret. Nogle uløste spørgsmål inden for astronomi refererer til engangsbegivenheder, usædvanlige fænomener, der ikke gentog sig, og årsagerne til, hvis årsager derfor forbliver uklare.

Planetarisk astronomi

• Planetsystemer : hvordan danner tilvækst planetsystemer [1] ? Hvor kom Jordens vand fra [1] ?
• Er der planeter uden for Neptuns kredsløb ? Findes der en hypotetisk Planet Nine ? Hvad forklarer de aflange baner for en gruppe Kuiperbælteobjekter ?
• Saturns rotationsfrekvens : hvorfor har Saturns magnetosfære en langsomt varierende periodicitet tæt på den, som planetens skyer roterer med? Hvad er den sande rotationshastighed for de dybe lag af Saturn [2] ?
• Har Pluto ringe ?

Stjerneastronomi og astrofysik

• Solcyklus : Hvordan genererer Solen sit periodisk skiftende magnetfelt i stor skala? Hvordan genererer andre stjerner som Solen deres magnetfelter, og hvad er lighederne og forskellene mellem Solens cyklusser og stjerneaktiviteten af ​​sollignende stjerner? Hvad forårsagede Maunder Low og andre store lavpunkter, og hvordan genoprettes solcyklussen fra en minimumstilstand?
• Solkoronaens opvarmningsproblem : hvorfor er solkoronaen så meget varmere end solens overflade? Hvorfor er den magnetiske genforbindelseseffekt mange størrelsesordener hurtigere end standardmodeller forudsiger?
• Hvad er oprindelsen af ​​stjernernes massespektrum? Det vil sige, hvorfor observerer astronomer den samme fordeling af stjernemasser - den oprindelige massefunktion  - tilsyneladende, uanset startbetingelserne [3] ?
• Supernovaer : hvad er den nøjagtige mekanisme, hvorved en døende stjernes udbrud bliver til en eksplosion?
• Protonrige kerner : hvilken astrofysisk proces er ansvarlig for nukleosyntesen af ​​disse sjældne isotoper ?
• Hurtige radioudbrud (FRB'er): Hvad forårsager disse forbigående radioudbrud fra fjerne galakser, der hver kun varer nogle få millisekunder? Hvorfor gentager nogle FRB'er med uforudsigelige intervaller, mens de fleste ikke gør det? Dusinvis af modeller er blevet foreslået, men ingen er blevet bredt vedtaget [4] .
• Oh-My-God partikel og andre ultra-højenergiske kosmiske stråler : hvilke fysiske processer skaber kosmiske stråler, hvis energi overstiger GZK-grænsen [5] ?
• Tabbystjernens natur : hvad er oprindelsen af ​​denne stjernes usædvanlige lysstyrkevariationer ?

Galaktisk astronomi og astrofysik

• Galakserotationsproblem : Er mørkt stof ansvarligt for forskellene i stjernernes observerede og teoretiske rotationshastighed omkring galaksernes centrum, eller er det noget andet?
• Forholdet mellem alder og metallicitet af stjerner i den galaktiske skive: er der et universelt alder-metallicitetsforhold i galaksens skive (både i de "tynde" og i de "tykke" dele af disken)? Selvom der ikke er tegn på en stærk alder-metallicitetsafhængighed i den lokale del (primært den "tynde" del) af galaksens disk [6] , var en prøve på 229 nærliggende stjerner i den "tykke" del af disken. bruges til at studere eksistensen af ​​alder-metallicitetsforholdet i den "tykke" del og indikerer, at der er en sådan relation [7] [8] . Astroseismologi bekræfter fraværet af et stærkt forhold mellem alder og metallicitet i den galaktiske skive [9] .
• Ultraluminøse røntgenkilder (ULX'er): hvad er styrken af ​​røntgenkilder, der ikke er forbundet med aktive galaktiske kerner , men overskrider Eddington-grænsen i form af en neutronstjerne eller et sort hul med stjernemasse ? Er denne magt en konsekvens af påvirkningen af ​​et sort hul med mellemmasse ? Nogle ULX'er er periodiske, hvilket tyder på ikke-isotropisk neutronstjernestråling. Gælder dette for alle ULX'er? Hvordan kan et sådant system dannes og forblive stabilt?
• Problem med den anden parameter : hvilke parametre, udover metallicitet og alder, påvirker morfologien af ​​den vandrette gren af ​​kugleformede stjernehobe ?

Sorte huller

• Gravitationel singularitet : Er generel relativitet brudt inde i et sort hul på grund af kvanteeffekter , affin torsion eller andre fænomener?
• Ingen hårsætning : Har sorte huller indre struktur? Hvis ja, hvordan kan det udforskes?
• Supermassivt sort hul : hvad er oprindelsen af ​​M-sigma-relationen mellem massen af ​​et supermassivt sort hul og hastighedsspredningen af ​​en galakse [10] ? Hvordan "voksede" de fjerneste kvasarer deres supermassive sorte huller til 10 10 solmasser så tidligt i universets historie?
• Sort hul information paradoks og sort hul stråling : producerer sorte huller termisk stråling som forventet ud fra teorien [11] ? Hvis dette er sandt, og sorte huller kan fordampe, hvad sker der så med den information, der er lagret i dem (da kvantemekanikken ikke sørger for ødelæggelse af information)? Eller stopper strålingen på et tidspunkt, når der er lidt tilbage af det sorte hul?
• Firewall : Er der en firewall omkring et sort hul [12] ?
• Sidste parsec-problem : Supermassive sorte huller ser ud til at være smeltet sammen - et lignende par blev observeret i PKS 1302-102 . Teori forudsiger dog, at når supermassive sorte huller når en afstand på omkring en parsec, vil det tage dem mange milliarder år at nå en bane tæt nok til at smelte sammen - mere end universets alder [13] .

Kosmologi

• Mørkt stof: hvad er identiteten af ​​mørkt stof [14] ? Er det en partikel ? Er det den letteste superpartner ? Peger de fænomener, der tilskrives mørkt stof, ikke på en form for stof, men på en udvidelse af begrebet tyngdekraft ?
• Mørk energi : hvad er årsagen til den observerede accelererede udvidelse af universet ( de Sitter-fasen )? Hvorfor er energitætheden af ​​den mørke energikomponent den samme som stoftætheden på nuværende tidspunkt, når de udvikler sig over tid på helt forskellige måder; kan det bare være, at vi observerer på det rigtige tidspunkt ? Er mørk energi en ren kosmologisk konstant, eller er alternative modeller (kvintessens) anvendelige, såsom fantomenergi ?
• Baryon-asymmetri : hvorfor er der så meget mere stof i det observerbare univers end antistof ?
• Kosmologisk konstant problem : Hvorfor gjorde nul vakuumenergi ikke den kosmologiske konstant stor? Hvad forhindrede dette [15] [16] ?
• Universets størrelse og form : Diameteren af ​​det observerbare univers er omkring 93 milliarder lysår , men hvad er størrelsen af ​​hele universet? Hvad er en 3 - manifold i comoving space , dvs. den comoving rumlige del af universet, uformelt kaldet "formen" af universet? Hverken krumningen eller topologien er i øjeblikket kendt, selvom krumningen vides at være tæt på nul på observerede skalaer. Den inflationære model af universet antyder, at universets form kan være umålelig, men siden 2003 har Jean-Pierre Lumine og andre grupper foreslået, at universets form kan være Poincaré dodecahedral space . Er formen umådelig; Poincaré space, eller en anden 3-manifold?
• Inflationsmodel for universet : er teorien om kosmologisk inflation korrekt i det tidligste univers, og hvis ja, hvad er detaljerne i denne epoke? Hvad er det hypotetiske inflatonskalarfelt , der gav anledning til kosmologisk inflation? Hvis kosmologisk inflation skete på et tidspunkt, er den så kaotisk og fortsætter (et eller andet meget fjernt sted) [17] ?
• Horisontproblemet : Hvorfor er det fjerne univers så homogent, når Big Bang- teorien forudsiger mere anisotropi på nattehimlen end den observerede? Kosmologisk inflation er generelt accepteret som en løsning på problemet, men måske er andre mulige forklaringer mere passende, såsom en variabel lyshastighed [14] ?
• Hubble-spænding : hvis Lambda CDM er korrekt, hvorfor konvergerer målinger af Hubble-konstanten så ikke [18] ?
• Ondskabens akse : Nogle store træk ved en mikrobølgeundersøgelse af himlen over 13 milliarder lysår væk ser ud til at matche både solsystemets bevægelse og orientering. Skyldes det systematiske fejl i behandlingen, kontaminering af resultaterne med lokale effekter eller en uforklarlig krænkelse af det kopernikanske princip ?
• Universets oprindelse og fremtid : hvordan opstod betingelserne for eksistensen af ​​noget? Er universet på vej mod en Big Freeze , en Big Rip , en Big Crunch eller en Big Rebound ? Eller er det en del af et uendeligt gentaget cyklisk mønster ?
• Spidsproblemet : hvad forklarer forskellen mellem den observerede fordeling af mørkt stof i galaksernes halo og den teoretisk forudsagte?

Udenjordisk liv

• Er der andet liv i universet? Især er der noget andet intelligent liv? Hvis ja, hvad forklarer Fermi-paradokset [19] [20] ?
• Naturen af ​​"Wow!"-signalet : var denne enkeltbegivenhed et rigtigt signal, og i så fald hvad var dens oprindelse [21] ?

Noter

1. ↑ 1 2 Carnegie Institution. Making Earth-Like Planets: Five Great Mysteries . YouTube (16. juni 2014). Hentet 21. marts 2020. Arkiveret fra originalen 4. maj 2020. (ubestemt)
2. ↑ Forskere finder ud af, at Saturns rotationsperiode er et puslespil . NASA (28. juni 2004). Dato for adgang: 22. marts 2007. Arkiveret fra originalen den 29. juli 2011. (ubestemt)
3. ↑ Kroupa, Pavel. The Initial Mass Function of Stars: Evidence for Uniformity in Variable Systems  (engelsk)  // Science : journal. - 2002. - Bd. 295 , nr. 5552 . - S. 82-91 . - doi : 10.1126/science.1067524 . - . - arXiv : astro-ph/0201098 . — PMID 11778039 .
4. ↑ Platts, E.; Weltman, A.; Walter, A.; Tendulkar, S.P.; Gordin, JEB; Kandhai, S. Et levende teorikatalog for hurtige radioudbrud   // Physics Reports : journal. - 2019. - Bd. 821 . - S. 1-27 . - doi : 10.1016/j.physrep.2019.06.003 . — . - arXiv : 1810.05836 .
5. ↑ Wolchover, Natalie Partiklen der brød en kosmisk hastighedsgrænse . Quanta Magazine (14. maj 2015). Hentet 4. maj 2018. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2017. (ubestemt)
6. ↑ Casagrande, L.; Schönrich, R.; Asplund, M.; Cassisi, S.; Ramirez, I.; Melendez, J.; Bensby, T.; Feltzing, S.Nye begrænsninger for den kemiske udvikling af solområdet og galaktiske skiver  // Astronomy and Astrophysics :  journal. - 2011. - Bd. 530 . — P. A138 . - doi : 10.1051/0004-6361/201016276 . - . - arXiv : 1103.4651 .
7. ↑ Bensby, T.; Feltzing, S.; Lundström, I. En mulig alder-metallicitetsrelation i den galaktiske tykke skive? (engelsk)  // Astronomi og astrofysik  : tidsskrift. - 2004. - Juli ( bd. 421 , nr. 3 ). - P. 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. Forhandlinger. 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. Måling af den vertikale aldersstruktur af den galaktiske disk ved hjælp af asteroseismologi og SAGA  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : journal  . - Oxford University Press , 2015. - Vol. 455 , nr. 1 . - S. 987-1007 . - doi : 10.1093/mnras/stv2320 . - . - arXiv : 1510.01376 .
10. ↑ Ferrarese, Laura; Merritt, DavidEt grundlæggende forhold mellem supermassive sorte huller og deres værtsgalakser  //  The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 2000. - Vol. 539 , nr. 1 . - P. L9–L12 . - doi : 10.1086/312838 . - . - arXiv : astro-ph/0006053 .
11. ↑ Peres, Asher; Terno, Daniel R. Kvanteinformation og relativitetsteori  (engelsk)  // Reviews of Modern Physics  : journal. - 2004. - Bd. 76 , nr. 1 . - S. 93-123 . - doi : 10.1103/revmodphys.76.93 . - . — arXiv : quant-ph/0212023 .
12. ↑ Ouellette, Jennifer . Black Hole Firewalls forvirrer teoretiske fysikere  (21. december 2012). Arkiveret fra originalen den 9. november 2013. Hentet 29. oktober 2013. Oprindeligt udgivet Arkiveret fra originalen 3. juni 2014. i Quanta, 21. december 2012.
13. ↑ Milosavljević, Miloš; Merritt, David The Final Parsec Problem  // AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2003. - Oktober ( vol. 686 , nr. 1 ). - S. 201-210 . - doi : 10.1063/1.1629432 . - . - arXiv : astro-ph/0212270 .
14. ↑ 12 Brooks , Michael . 13 ting, der ikke giver mening  (19. marts 2005). Arkiveret fra originalen den 23. juni 2015. Hentet 7. marts 2011.
15. ↑ Steinhardt, P.; Turok, N. Hvorfor den kosmologiske konstant er så lille og positiv  // Science  :  journal. - 2006. - Bd. 312 , nr. 5777 . - S. 1180-1183 . - doi : 10.1126/science.1126231 . - . — arXiv : astro-ph/0605173 . — PMID 16675662 .
16. ↑ Wang, Qingdi; Zhu, Zhen; Unruh, William G.Hvordan den enorme energi fra kvantevakuum graviterer for at drive den langsomt accelererende udvidelse af universet  // Physical Review D  : journal . - 2017. - 11. maj ( vol. 95 , nr. 10 ). — S. 103504 . - doi : 10.1103/PhysRevD.95.103504 . - . - arXiv : 1703.00543 . . — “Dette problem betragtes bredt som en af ​​de største hindringer for yderligere fremskridt inden for fundamental fysik [...] Dets betydning er blevet understreget af forskellige forfattere fra forskellige aspekter. For eksempel er det blevet beskrevet som en "veritabel krise" [...] og endda "moderen til alle fysikproblemer" [...] Selvom det måske er muligt, at folk, der arbejder med et bestemt problem, har en tendens til at understrege eller endda overdriver dets betydning, er disse forfattere alle enige om, at dette er et problem, der skal løses, selvom der er ringe enighed om, hvad der er den rigtige retning for at finde løsningen."
17. ↑ Podolsky, Dmitry Top ti åbne problemer i fysik (utilgængeligt link) . NEQNET. Dato for adgang: 24. januar 2013. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2012. (ubestemt) 
18. ↑ Kosmologer debatterer, hvor hurtigt universet udvider sig  , Quanta Magazine (  2019). Arkiveret fra originalen den 8. april 2020. Hentet 24. februar 2020.
19. ↑ Sjælden jord: komplekst liv andetsteds i universet? . Magasinet Astrobiologi. Hentet 12. august 2006. Arkiveret fra originalen 28. juni 2011. (ubestemt)
20. ↑ Sagan, Carl Søgen efter udenjordisk intelligens . Cosmic Search Magazine. Hentet 12. august 2006. Arkiveret fra originalen 18. august 2006. (ubestemt)
21. ↑ Kiger, Patrick J. Hvad er Wow! signal? . National Geographic Channel (21. juni 2012). Hentet 2. juli 2016. Arkiveret fra originalen 9. juli 2016. (ubestemt)