Список нерешенных проблем астрономии - List of unsolved problems in astronomy

Это динамический список и, возможно, никогда не сможет удовлетворить определенные стандарты полноты. Вы можете помочь добавление недостающих предметов с надежные источники.

Некоторые из нерешенных проблем в астрономия являются теоретическими, что означает, что существующие теории кажутся неспособными объяснить определенное наблюдаемое явление или экспериментальный результат. Остальные являются экспериментальными, а это означает, что создать эксперимент для проверки предложенной теории или более детального исследования явления сложно. Некоторые нерешенные вопросы в астрономии относятся к разовым событиям, необычным событиям, которые не повторялись и причины которых поэтому остаются неясными.

Планетарная астрономия

• Планетные системы: Как нарастание образуют планетные системы?^[1] Где сделал земной шар вода откуда?^[1]
• Есть ли планеты за Нептуном ? Чем объясняются удлиненные орбиты группы Пояс Койпера объекты?^[2]
• Скорость вращения Сатурн: Почему магнитосфера Сатурна вращаются со скоростью, близкой к скорости вращения облаков планеты? Какова истинная скорость вращения глубоких недр Сатурна?^[3]
• Насколько необычен наш Солнечная система ? Некоторые наблюдали планетные системы содержать Супер-Земли и Горячие Юпитеры вращается очень близко к своей звезде (даже ближе, чем Меркурий). Системы с планетами типа Юпитера на орбитах типа Юпитера встречаются редко. Причина в том, что у нас нет данных, учитывая сложность наблюдений за экзопланетами? Или это можно объяснить Гипотеза Grand Tack ?^[4]
• Каково происхождение цепь высоких гор которые близко следуют экватору луны Сатурна Япет ? Это остатки горячего и быстро вращающегося молодого Япета? Является ли это результатом материала (либо из кольца сатурна, либо из его собственного кольца), который со временем накопился на поверхности?^[5][6]

Звездная астрономия и астрофизика

• Солнечный цикл: Как Солнце генерирует свое периодически изменяющееся крупномасштабное магнитное поле? Как другие солнечноподобные звезды генерируют свои магнитные поля, и каковы сходства и различия между циклами звездной активности и циклом солнечной активности?^[7] Что вызвало Минимум Маундера и другие великие минимумы, и как солнечный цикл восстанавливается из состояния минимума?
• Проблема коронарного нагрева: Почему корона Солнца (слой атмосферы) намного горячее, чем поверхность Солнца? Почему магнитное пересоединение эффект на много порядков быстрее, чем предсказывают стандартные модели?
• Каково происхождение звездного спектра масс? Вот почему астрономы наблюдают такое же распределение звездных масс - начальная функция масс - видимо вне зависимости от начальных условий?^[8]
• Сверхновые: Каков точный механизм, с помощью которого схлопывание умирающей звезды становится взрывом?
• р-ядра: Какой астрофизический процесс отвечает за нуклеогенез этих редких изотопов?
• Быстрые радиовсплески (FRB): Что вызывает эти кратковременные радиоимпульсы от далеких галактик, продолжительностью всего несколько миллисекунд каждый? Почему некоторые FRB повторяются с непредсказуемыми интервалами, а большинство - нет? Были предложены десятки моделей, но ни одна из них не получила широкого распространения.^[9]
• В О-мой-Бог частица и другие космические лучи сверхвысокой энергии: Какие физические процессы создают космические лучи, энергия которых превышает ГЗК отрезной ?^[10]
• Природа KIC 8462852, широко известная как звезда Табби: каково происхождение необычного яркость изменения этой звезды?

Галактическая астрономия и астрофизика

Кривая вращения типичной спиральной галактики: предсказано (А) и наблюдал (B). Можно ли объяснить расхождение кривых темной материей?

• Проблема вращения галактики: Является темная материя отвечает за различия в наблюдаемой и теоретической скорости вращения звезд вокруг центра галактик, или это что-то еще?
• Соотношение возраст – металличность в диске Галактики: существует ли универсальное соотношение возраст – металличность (AMR) в диске Галактики (как «тонкая», так и «толстая» части диска)? Хотя на локальном (преимущественно тонком) диске Млечный Путь нет свидетельств сильного AMR,^[11] выборка из 229 близлежащих звезд «толстого» диска была использована для исследования существования зависимости возраст – металличность в толстом диске Галактики и показала, что в толстом диске присутствует связь возраст – металличность.^[12][13] Звездные возрасты по астросейсмологии подтверждают отсутствие какой-либо сильной связи возраст-металличность в диске Галактики.^[14]
• Ультралюминиевые источники рентгеновского излучения (ULXs): что питает источники рентгеновского излучения, не связанные с активные галактические ядра но превышать Предел Эддингтона из нейтронная звезда или же звездная черная дыра ? Они из-за черные дыры средней массы ? Некоторые ULX являются периодическими, что свидетельствует об неизотропном излучении нейтронной звезды. Это относится ко всем ULX? Как такая система могла сформироваться и оставаться стабильной?
• Каково происхождение Галактический Центр Превышение ГэВ ?^[15]
• Инфракрасный / ТэВ кризис - отсутствие ослабления очень энергичных гамма-лучей от внегалактических источников.^[16][17][18]

Черные дыры

• Гравитационные особенности: Делает общая теория относительности сломаться в интерьере черная дыра из-за квантовые эффекты, кручение, или другие явления?
• Теорема об отсутствии волос: У черных дыр есть внутренняя структура? Если да, то как можно исследовать внутреннюю структуру?
• Сверхмассивные черные дыры: Каково происхождение M-сигма отношение между массой сверхмассивной черной дыры и дисперсией скоростей галактик?^[19] Как самые далекие квазары вырасти свои сверхмассивные черные дыры до 10¹⁰ солнечные массы так рано в истории вселенной?
• Информационный парадокс черной дыры и излучение черной дыры: Испускают ли черные дыры тепловое излучение, как и ожидалось по теории?^[20] Если это так, и черные дыры могут испаряться, что происходит с информацией, хранящейся в них (поскольку квантовая механика не предусматривает уничтожения информации)? Или излучение в какой-то момент прекращается, оставляя остатки черной дыры?
• Межсетевые экраны: Существует ли брандмауэр вокруг черной дыры?^[21]
• Последняя проблема с парсеком: Сверхмассивные черные дыры, кажется, слились, и то, что кажется парой в этом промежуточном диапазоне, было обнаружено в ПКС 1302-102.^[22] Однако теория предсказывает, что, когда сверхмассивные черные дыры достигнут расстояния примерно в один парсек, потребуется миллиарды лет, чтобы вращаться достаточно близко для слияния - больше, чем возраст Вселенной.^[23]

Космология

Расчетное распределение темной материи и темной энергии во Вселенной

• Темная материя: Что такое тёмная материя?^[24] Это частица ? Это самый легкий суперпартнер (ЛСП)? Сделайте явления, приписываемые темной материи указывать не на какую-то форму материи, а на самом деле расширение силы тяжести ?
• Темная энергия: В чем причина наблюдаемого ускоренное расширение (фаза де Ситтера ) Вселенной? Почему плотность энергии компонента темной энергии имеет ту же величину, что и плотность материи в настоящее время, когда они эволюционируют совершенно по-разному во времени; может быть просто то, что мы наблюдаем именно в правильное время ? Является ли темная энергия чистой космологической постоянной или модели квинтэссенция Такие как фантомная энергия применимый?
• Барионная асимметрия: Почему их гораздо больше? иметь значение чем антивещество в наблюдаемая вселенная ?
• Проблема космологической постоянной: Почему энергия нулевой точки из вакуум не вызывать большого космологическая постоянная ? Что его отменяет?^[25][26]
• Размер и форма вселенной: Диаметр наблюдаемая вселенная составляет около 93 миллиардов световых лет, но каков размер всей Вселенной? Что такое 3-многообразие из сопутствующее пространство, т.е. сопутствующей пространственной части Вселенной, неофициально называемой «формой» Вселенной? Ни кривизна, ни топология в настоящее время неизвестны, хотя известно, что кривизна «близка» к нулю в наблюдаемых масштабах. В космическая инфляция гипотеза предполагает, что форму Вселенной невозможно измерить, но с 2003 г. Жан-Пьер Люмине, и др., и другие группы предположили, что форма Вселенной может быть Додекаэдральное пространство Пуанкаре. Форма неизмерима; пространство Пуанкаре; или другой 3-х коллектор?
• Космическая инфляция: Верна ли теория космической инфляции в самой ранней Вселенной, и если да, то каковы детали этой эпохи? Что такое гипотетический надувной скалярное поле что породило эту космическую инфляцию? Если инфляция произошла в какой-то момент, неужели это? самоподдерживающийся за счет раздувания квантово-механических колебаний, и, таким образом, продолжающийся в каком-то очень далеком месте?^[27]
• Проблема горизонта: Почему далекая Вселенная такая однородная, когда Теория большого взрыва кажется, предсказывает большие измеримые анизотропия ночного неба, чем наблюдаемые? Космологический инфляция общепринято как решение, но есть и другие возможные объяснения, такие как переменная скорость света более подходящий?^[24]
• Напряжение Хаббла: Если ΛCDM верна, почему измерения постоянной Хаббла не сходятся?^[28]
• Ось зла: Некоторые крупные детали микроволнового неба на расстоянии более 13 миллиардов световых лет, похоже, совпадают как с движением, так и с ориентацией Солнечной системы. Это связано с систематическими ошибками в обработке, загрязнением результатов локальными эффектами или необъяснимым нарушением Принцип Коперника ?
• Источник и будущее вселенной: Как возникли условия для существования чего-либо? Вселенная движется к Большая заморозка, а Большой разрыв, а Большой хруст, или Большой отскок ? Или это часть бесконечно повторяющегося циклическая модель ?

Внеземная жизнь

• Есть ли другие жизнь во Вселенной ? В частности, есть ли другая разумная жизнь? Если да, то каково объяснение Парадокс Ферми ?^[29][30]
• Природа Ух ты! сигнал: Было ли это единичное событие реальным сигналом, и если да, то каково его происхождение?^[31]

Рекомендации

1. Институт Карнеги (16 июня 2014 г.). «Создание планет, похожих на Землю: пять великих загадок». YouTube.
2. Видеть Планеты за Нептуном # Орбиты далеких объектов для подробностей.
3. «Ученые считают, что период вращения Сатурна - загадка». НАСА. 28 июня 2004 г.. Получено 2007-03-22.
4. . BBC. 14 мая 2015 года http://www.bbc.com/earth/story/20150515-how-weird-is-our-solar-system. Получено 2020-09-07. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
5. . НАСА. 19 декабря 2019 г., https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/iapetus/in-depth/. Получено 2020-09-07. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
6. . Phys.org. 21 июля 2015 г. https://phys.org/news/2015-07-ridge-iapetus.html. Получено 2020-09-07. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
7. Майкл Дж. Томпсон (2014). «Грандиозные вызовы физики Солнца и звезд, подобных Солнцу». Границы астрономии и космических наук. 1: 1. arXiv:1406.4228v1. Bibcode:2014ФРАСС ... 1 .... 1Т. Дои:10.3389 / fspas.2014.00001.
8. Крупа, Павел (2002). «Начальная функция масс звезд: свидетельство однородности в переменных системах». Наука. 295 (5552): 82–91. arXiv:Astro-ph / 0201098. Bibcode:2002Наука ... 295 ... 82K. Дои:10.1126 / science.1067524. PMID  11778039.
9. Platts, E .; Weltman, A .; Уолтерс, А .; Тендулкар, С.П .; Gordin, J.E.B .; Кандай, С. (2019). «Живая теория теории быстрых радиовсплесков». Отчеты по физике. 821: 1–27. arXiv:1810.05836. Bibcode:2019ФР ... 821 .... 1П. Дои:10.1016 / j.physrep.2019.06.003.
10. Вулховер, Натали (14 мая 2015 г.). "Частица, нарушившая космический предел скорости". Журнал Quanta. Получено 2018-05-04.
11. Casagrande, L .; Schönrich, R .; Asplund, M .; Cassisi, S .; Рамирес, I .; Meléndez, J .; Bensby, T .; Фельтцинг, С. (2011). «Новые ограничения на химическую эволюцию окрестностей Солнца и галактических дисков». Астрономия и астрофизика. 530: A138. arXiv:1103.4651. Bibcode:2011A & A ... 530A.138C. Дои:10.1051/0004-6361/201016276.
12. Bensby, T .; Фельтцинг, С.; Лундстрем, И. (июль 2004 г.). «Возможная связь возраста и металличности в толстом диске Галактики?». Астрономия и астрофизика. 421 (3): 969–976. arXiv:Astro-ph / 0403591. Bibcode:2004A & A ... 421..969B. Дои:10.1051/0004-6361:20035957.
13. Gilmore, G .; Асири, Х. М. (2011). «Открытые вопросы эволюции галактических дисков». Звездные скопления и ассоциации: семинар RIA по Gaia. Ход работы. Гранада: 280. Bibcode:2011sca..conf..280G.
14. Casagrande, L .; Silva Aguirre, V .; Schlesinger, K. J .; Stello, D .; Huber, D .; Серенелли, А. М .; Scho Nrich, R .; Cassisi, S .; Pietrinferni, A .; Hodgkin, S .; Milone, A. P .; Фельтцинг, С.; Асплунд, М. (2015). «Измерение вертикальной возрастной структуры диска Галактики с помощью астросейсмологии и SAGA». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 455 (1): 987–1007. arXiv:1510.01376. Bibcode:2016МНРАС.455..987С. Дои:10.1093 / мнрас / stv2320.
15. Хупер, Дэн и Гуденаф, Лиза (21 марта 2011 г.). «Аннигиляция темной материи в Центре Галактики, увиденная космическим телескопом Ферми-гамма». Письма по физике B. 697 (5): 412–428. arXiv:1010.2752. Bibcode:2011ФЛБ..697..412Х. Дои:10.1016 / j.physletb.2011.02.029.
16. Троицкий, Сергей (2020). «Схема локальных нитей в аномальной прозрачности Вселенной для энергичных гамма-лучей». arXiv:2004.08321 [астро-ф. он ].
17. Protheroe, R.J .; Мейер, Х. (2000). «Инфракрасный фон - ТэВ гамма-кризис?». Письма по физике B. 493 (1–2): 1–6. arXiv:astro-ph / 0005349. Bibcode:2000ФЛБ..493 .... 1П. Дои:10.1016 / S0370-2693 (00) 01113-8.
18. Агаронян, Феликс А (2004). Космическое гамма-излучение очень высоких энергий: решающее окно в экстремальную Вселенную. World Scientific Publishing Co. с.432. ISBN  981-02-4573-4. Получено 21 апреля 2020.
19. Феррарезе, Лаура; Мерритт, Дэвид (2000). «Фундаментальная связь между сверхмассивными черными дырами и их родительскими галактиками». Астрофизический журнал. 539 (1): L9 – L12. arXiv:astro-ph / 0006053. Bibcode:2000ApJ ... 539L ... 9F. Дои:10.1086/312838.
20. Перес, Ашер; Терно, Дэниел Р. (2004). «Квантовая информация и теория относительности». Обзоры современной физики. 76 (1): 93–123. arXiv:Quant-ph / 0212023. Bibcode:2004РвМП ... 76 ... 93П. Дои:10.1103 / revmodphys.76.93.
21. Уэллетт, Дженнифер (21 декабря 2012 г.). «Межсетевые экраны черной дыры сбивают с толку физиков-теоретиков». Scientific American. В архиве из оригинала от 9 ноября 2013 г.. Получено 29 октября 2013. Первоначально опубликовано В архиве 3 июня 2014 г. Wayback Machine в Кванте, 21 декабря 2012 г.
22. Д'Орацио, Даниэль Дж .; Хайман, Золтан; Шиминович, Давид (17 сентября 2015 г.). «Релятивистский импульс как причина периодичности в кандидате в массивные черные дыры». Природа. 525 (7569): 351–353. arXiv:1509.04301. Bibcode:2015Натура.525..351D. Дои:10.1038 / природа15262. PMID  26381982.
23. Милосавлевич, Милош; Мерритт, Дэвид (Октябрь 2003 г.). "Последняя проблема Парсека" (PDF). Материалы конференции AIP. Американский институт физики. 686 (1): 201–210. arXiv:Astro-ph / 0212270. Bibcode:2003AIPC..686..201M. Дои:10.1063/1.1629432.
24. Брукс, Майкл (19 марта 2005 г.). «13 бессмысленных вещей». Новый ученый. Проблема 2491. Получено 7 марта, 2011.
25. Стейнхардт П. и Турок Н. (2006). «Почему космологическая постоянная такая малая и положительная». Наука. 312 (5777): 1180–1183. arXiv:astro-ph / 0605173. Bibcode:2006Научный ... 312.1180S. Дои:10.1126 / science.1126231. PMID  16675662.
26. Ван, Цинди; Чжу, Чжэнь; Унру, Уильям Г. (2017-05-11). «Как огромная энергия квантового вакуума тяготеет к медленному ускоряющемуся расширению Вселенной». Физический обзор D. 95 (10): 103504. arXiv:1703.00543. Bibcode:2017PhRvD..95j3504W. Дои:10.1103 / PhysRevD.95.103504. Эта проблема широко рассматривается как одно из главных препятствий на пути дальнейшего прогресса фундаментальной физики [...] Ее важность подчеркивалась разными авторами с разных сторон. Например, это было описано как «настоящий кризис» [...] и даже как «мать всех физических проблем» [...] Хотя возможно, что люди, работающие над конкретной проблемой, склонны подчеркивать или даже преувеличивая его важность, все эти авторы согласны с тем, что это проблема, которую необходимо решить, хотя нет единого мнения о том, в каком направлении следует искать решение.
27. Подольский Дмитрий. «Десять открытых проблем физики». NEQNET. Архивировано из оригинал 22 октября 2012 г.. Получено 24 января 2013.
28. Вулховер, Натали (2019). «Космологи спорят о том, насколько быстро расширяется Вселенная». Журнал Quanta. Получено 24 февраля 2020.
29. "Редкая Земля: сложная жизнь где-то еще во Вселенной?". Журнал астробиологии. 15 июля 2002 г. Архивировано с оригинал 28 июня 2011 г.. Получено 12 августа 2006.
30. Саган, Карл. «В поисках внеземного разума». Журнал "Космический поиск". В архиве из оригинала 18 августа 2006 г.. Получено 12 августа 2006.
31. Кигер, Патрик Дж. (21.06.2012). "Что такое сигнал Wow!". National Geographic Channel. Получено 2016-07-02.

Смотрите также

• Списки нерешенных проблем
• Список нерешенных проблем физики