Megoldatlan problémák a csillagászatban

A csillagászat néhány megoldatlan problémája elméleti jellegű, ami azt jelenti, hogy a létező elméletek képtelenek megmagyarázni egy bizonyos megfigyelt jelenséget vagy kísérleti eredményt. Mások kísérleti jellegűek, ami azt jelenti, hogy nehézségekbe ütközik egy kísérlet létrehozása egy javasolt elmélet tesztelésére vagy egy jelenség részletesebb tanulmányozására. A csillagászat egyes megválaszolatlan kérdései egyszeri eseményekre, szokatlan jelenségekre vonatkoznak, amelyek nem ismétlődnek meg, és amelyek okai ezért tisztázatlanok.

Bolygócsillagászat

• Bolygórendszerek : hogyan alakul az akkréció bolygórendszereket [1] ? Honnan származik a Föld vize [1] ?
• Vannak bolygók a Neptunusz pályáján túl ? Létezik egy hipotetikus Kilences bolygó ? Mi magyarázza a Kuiper-öv objektumok csoportjának megnyúlt pályáit ?
• A Szaturnusz forgási frekvenciája : miért van a Szaturnusz magnetoszférájának lassan változó periodicitása közel ahhoz, amellyel a bolygó felhői forognak? Mekkora a Szaturnusz mélyrétegeinek valódi forgási sebessége [2] ?
• A Plútónak vannak gyűrűi ?

Csillagcsillagászat és asztrofizika

• Napciklus : Hogyan hozza létre a Nap periodikusan változó nagyméretű mágneses terét? Hogyan generálják mágneses tereiket más csillagok , mint a Nap , és mi a hasonlóság és különbség a Nap ciklusai és a napszerű csillagok csillagtevékenysége között? Mi okozta a Maunder Low -t és más nagy mélypontokat, és hogyan áll helyre a napciklus a minimális állapotból?
• A napkorona fűtési problémája : miért olyan melegebb a napkorona, mint a nap felszíne? Miért gyorsabb a mágneses újrakapcsolás hatása sok nagyságrenddel gyorsabb, mint a standard modellek előre jelezték?
• Mi a csillagok tömegspektrumának eredete? Vagyis miért figyelik a csillagászok a csillagtömegek azonos eloszlását – a kezdeti tömegfüggvényt  – látszólag, függetlenül a kezdeti feltételektől [3] ?
• Szupernóvák : mi az a pontos mechanizmus, amellyel egy haldokló csillag kitörése robbanássá válik?
• Protonban gazdag magok: milyen asztrofizikai folyamat felelős ezeknek a ritka izotópoknak a nukleoszintéziséért ?
• Gyors rádiókitörések (FRB): Mi okozza ezeket a távoli galaxisokból származó, csak néhány ezredmásodpercig tartó átmeneti rádiókitöréseket ? Miért ismétlődnek egyes FRB-k kiszámíthatatlan időközönként, míg a legtöbb nem? Több tucat modellt javasoltak, de egyiket sem fogadták el széles körben [4] .
• Ó, Istenem részecske és más ultranagy energiájú kozmikus sugarak : milyen fizikai folyamatok hoznak létre olyan kozmikus sugarakat, amelyek energiája meghaladja a GZK határértéket [5] ?
• A Cirmos csillag természete : mi az eredete ennek a csillagnak a szokatlan fényerő -változatainak?

Galaktikus csillagászat és asztrofizika

• Galaxisforgási probléma : A galaxisok középpontja körüli csillagok megfigyelt és elméleti forgási sebességének különbségeiért a sötét anyag a felelős , vagy valami más?
• A csillagok korának és fémességének aránya a galaktikus korongban: van-e univerzális kor-fémesség arány a Galaxis korongjában (mind a "vékony", mind a "vastag" részében)? Bár a Galaxis korongjának lokális részén (elsősorban a "vékony" részén) nincs bizonyíték erős kor-fémesség-függésre [6] , a korong "vastag" részében 229 közeli csillagból álló minta készült. a "vastag" részben az életkor-fémesség kapcsolat meglétének tanulmányozására szolgál, és jelzi, hogy van ilyen összefüggés [7] [8] . Az asztroszeizmológia megerősíti, hogy nincs erős kapcsolat a kor és a fémesség között a galaktikus korongban [9] .
• Ultraluminous röntgenforrások (ULX): mekkora ereje van azoknak a röntgenforrásoknak, amelyek nem kapcsolódnak aktív galaktikus atommagokhoz , de neutroncsillag vagy csillagtömegű fekete lyuk formájában meghaladják az Eddington-határt ? Ez az erő egy közepes tömegű fekete lyuk hatásának a következménye ? Egyes ULX-ek periodikusak, ami nem izotróp neutroncsillag-sugárzásra utal. Ez az összes ULX-re vonatkozik? Hogyan alakulhat ki és maradhat stabil egy ilyen rendszer?
• A második paraméter problémája : a fémességen és az életkoron kívül milyen paraméterek befolyásolják a gömbhalmazok vízszintes ágának morfológiáját ?

Fekete lyukak

• Gravitációs szingularitás : Megtörik -e az általános relativitáselmélet egy fekete lyukban kvantumhatások , affin torzió vagy más jelenségek miatt?
• Nincs szőrtétel : Van a fekete lyukaknak belső szerkezete? Ha igen, hogyan lehet feltárni?
• Szupermasszív fekete lyuk : honnan ered az M-szigma összefüggés a szupermasszív fekete lyuk tömege és a galaxis sebességdiszperziója között [10] ? Hogyan "növesztették" a legtávolabbi kvazárok 10 10 naptömegűre szupermasszív fekete lyukakat a világegyetem történetének korán?
• Fekete lyuk információs paradoxon és fekete lyuk sugárzás : termelnek-e a fekete lyukak hősugárzást az elmélet szerint [11] ? Ha ez igaz, és a fekete lyukak elpárologhatnak, mi történik a bennük tárolt információval (mivel a kvantummechanika nem rendelkezik az információ megsemmisítéséről)? Vagy a sugárzás megáll egy ponton, amikor már alig marad a fekete lyukból?
• Tűzfal : Van tűzfal a fekete lyuk körül [12] ?
• Utolsó parsec probléma : Úgy tűnik, hogy a szupermasszív fekete lyukak egyesültek – hasonló párt figyeltek meg a PKS 1302-102 -ben . Az elmélet azonban azt jósolja, hogy amikor a szupermasszív fekete lyukak körülbelül egy parszek távolságot érnek el, sok milliárd évnek kell eltelnie ahhoz, hogy egy elég közeli pályát érjenek el ahhoz, hogy egyesüljenek – ez több, mint az univerzum kora [13] .

Kozmológia

• Sötét anyag: mi a sötét anyag azonossága [14] ? Ez egy részecske ? Ez a legkönnyebb szuperpartner ? Vajon a sötét anyagnak tulajdonított jelenségek nem az anyag valamilyen formájára utalnak, hanem a gravitáció fogalmának kiterjesztésére ?
• Sötét energia : mi az oka a világegyetem megfigyelt felgyorsult tágulásának ( de Sitter fázis )? Miért egyezik meg a sötét energiakomponens energiasűrűsége a jelenlegi anyagsűrűséggel, amikor ezek az idők során teljesen eltérő módon fejlődnek; Lehetséges, hogy a megfelelő időben figyelünk ? A sötét energia tiszta kozmológiai állandó, vagy alternatív modellek (kvintesszenciák) alkalmazhatók, mint például a fantomenergia ?
• Barion aszimmetria : miért van sokkal több anyag a megfigyelhető univerzumban , mint antianyag ?
• Kozmológiai állandó probléma : Miért nem a nulla vákuumenergia növelte meg a kozmológiai állandót ? Mi akadályozta meg ezt [15] [16] ?
• Az Univerzum mérete és alakja : A megfigyelhető Univerzum átmérője körülbelül 93 milliárd fényév , de mekkora az egész Univerzum? Mi az a 3 - sokaság a mozgó térben , azaz az Univerzum mozgó térbeli részében, amelyet informálisan az Univerzum "alakjának" neveznek? Sem a görbület, sem a topológia jelenleg nem ismert, bár a görbületről tudjuk, hogy a megfigyelt skálákon a nullához közeli. Az univerzum inflációs modellje azt sugallja, hogy az univerzum alakja mérhetetlen lehet, de 2003 óta Jean-Pierre Lumine és más csoportok azt sugallják, hogy az univerzum alakja Poincaré dodekaéder tér lehet . Mérhetetlen-e a forma; Poincaré tér, vagy másik 3-as elosztó?
• Az univerzum inflációs modellje : helyes-e a kozmológiai infláció elmélete a legkorábbi univerzumban, és ha igen, melyek ennek a korszaknak a részletei? Mi az a hipotetikus inflációs skalármező , amely kozmológiai inflációt eredményezett? Ha a kozmológiai infláció valamikor megtörtént, akkor az kaotikus , és így folytatódik (valamilyen távoli helyen) [17] ?
• A horizont probléma : Miért olyan homogén a távoli univerzum, amikor az Ősrobbanás elmélete nagyobb anizotrópiát jósol az éjszakai égbolton, mint a megfigyelt? A kozmológiai infláció általánosan elfogadott a probléma megoldásaként, de talán más lehetséges magyarázatok is megfelelőbbek, mint például a változó fénysebesség [14] ?
• Hubble-feszültség : ha a Lambda CDM helyes, miért nem konvergálnak a Hubble-állandó mérései [18] ?
• A gonosz tengelye : A több mint 13 milliárd fényévnyire lévő égbolt mikrohullámú vizsgálatának néhány nagy jellemzője úgy tűnik, hogy megegyezik a Naprendszer mozgásával és tájolásával. A feldolgozás szisztematikus hibái, az eredmények helyi hatások általi elszennyeződése vagy a kopernikuszi elv megmagyarázhatatlan megsértése miatt ?
• Az Univerzum eredete és jövője : hogyan alakultak ki valami létezésének feltételei? Az Univerzum egy Big Freeze , Big Rip , Big Crunch vagy Big Rebound felé tart ? Vagy ez egy végtelenül ismétlődő ciklikus minta része ?
• A csúcsprobléma : mi magyarázza a különbséget a galaxisok halójában megfigyelt sötét anyag eloszlása ​​és az elméletileg megjósolt között?

Földönkívüli élet

• Van más élet a világegyetemben? Konkrétan, van-e más intelligens élet? Ha igen, mi magyarázza a Fermi-paradoxont ​​[19] [20] ?
• A „Wow!” jel természete : ez az egyetlen esemény valódi jel volt, és ha igen, mi volt az eredete [21] ?

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Carnegie Intézet. Földhöz hasonló bolygók készítése: Öt nagy rejtély . YouTube (2014. június 16.). Letöltve: 2020. március 21. Az eredetiből archiválva : 2020. május 4. (határozatlan)
2. ↑ A tudósok szerint a Szaturnusz forgási periódusa egy rejtvény . NASA (2004. június 28.). Hozzáférés dátuma: 2007. március 22. Az eredetiből archiválva : 2011. július 29. (határozatlan)
3. ↑ Kroupa, Pavel. The Initial Mass Function of Stars: Evidence for Uniformity in Variable Systems  (angol)  // Science : Journal. - 2002. - 20. évf. 295 , sz. 5552 . - P. 82-91 . - doi : 10.1126/tudomány.1067524 . - . - arXiv : astro-ph/0201098 . — PMID 11778039 .
4. ↑ Platts, E.; Weltman, A.; Walter, A.; Tendulkar, S. P.; Gordin, JEB; Kandhai, S. Élő elméleti katalógus a gyors  rádiókitörésekhez  // Physics Reports : folyóirat. - 2019. - 1. évf. 821 . - P. 1-27 . - doi : 10.1016/j.physrep.2019.06.003 . — Iránykód . - arXiv : 1810.05836 .
5. ↑ Wolchover, Natalie A részecske, amely áttörte a kozmikus sebességkorlátot . Quanta Magazin (2015. május 14.). Letöltve: 2018. május 4. Az eredetiből archiválva : 2017. október 26.. (határozatlan)
6. ↑ Casagrande, L.; Schönrich, R.; Asplund, M.; Cassisi, S.; Ramirez, I.; Melendez, J.; Bensby, T.; Feltzing, S.Új megszorítások a szoláris szomszédság és a galaktikus korong(ok  ) kémiai evolúciójában  // Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2011. - 20. évf. 530 . — P. A138 . - doi : 10.1051/0004-6361/201016276 . - . - arXiv : 1103.4651 .
7. ↑ Bensby, T.; Feltzing, S.; Lundström, I. Lehetséges kor-fémes kapcsolat a galaktikus vastag korongban? (angol)  // Astronomy and Astrophysics  : Journal. - 2004. - július ( 421. évf . , 3. sz.). - 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 // Csillaghalmazok és társulások: RIA Workshop a Gaiáról. Eljárás. 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. A galaktikus korong vertikális korstruktúrájának mérése aszteroseizmológia és SAGA segítségével  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  : folyóirat  . - Oxford University Press , 2015. - Vol. 455 , sz. 1 . - P. 987-1007 . - doi : 10.1093/mnras/stv2320 . - . - arXiv : 1510.01376 .
10. ↑ Ferrarese, Laura; Merritt, DavidA szupermasszív fekete lyukak és gazdagalaxisaik közötti alapvető kapcsolat  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2000. - Vol. 539 , sz. 1 . - P. L9–L12 . - doi : 10.1086/312838 . - . - arXiv : astro-ph/0006053 .
11. ↑ Peresz, Asher; Terno, Daniel R. Quantum information and relativity theory  (angol)  // Reviews of Modern Physics  : Journal. - 2004. - 20. évf. 76 , sz. 1 . - P. 93-123 . - doi : 10.1103/revmodphys.76.93 . - Iránykód . — arXiv : quant-ph/0212023 .
12. ↑ Ouellette, Jennifer . A fekete lyuk tűzfalai összezavarják az elméleti fizikusokat  (2012. december 21.). Az eredetiből archiválva : 2013. november 9. Letöltve: 2013. október 29. Eredeti közzététel . Archiválva az eredetiből 2014. június 3-án. Quantában, 2012. december 21-én.
13. ↑ Milosavljević, Miloš; Merritt, David The Final Parsec Problem  // AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2003. - október ( 686. kötet , 1. szám ). - S. 201-210 . - doi : 10.1063/1.1629432 . - . - arXiv : astro-ph/0212270 .
14. ↑ 12 Brooks , Michael . 13 dolog, aminek nincs értelme  (2005. március 19.). Archiválva az eredetiből 2015. június 23-án. Letöltve: 2011. március 7.
15. ↑ Steinhardt, P.; Turok, N. Miért olyan kicsi és pozitív a kozmológiai állandó  // Science  :  Journal. - 2006. - 20. évf. 312 , sz. 5777 . - P. 1180-1183 . - doi : 10.1126/tudomány.1126231 . - Iránykód . — arXiv : astro-ph/0605173 . — PMID 16675662 .
16. ↑ Wang, Qingdi; Zhu, Zhen; Unruh, William G.Hogyan gravitál a kvantumvákuum hatalmas energiája az Univerzum lassan gyorsuló tágulásához  // Physical Review D  : Journal . - 2017. - május 11. ( 95. évf. , 10. sz.). — P. 103504 . - doi : 10.1103/PhysRevD.95.103504 . - . - arXiv : 1703.00543 . . — „Ezt a problémát széles körben az alapvető fizika további fejlődésének egyik fő akadályaként tartják számon [...] Fontosságát különböző szerzők különböző aspektusokból hangsúlyozták. Például „valódi válságnak” írták le [...], sőt „minden fizikai probléma anyjának” [...] Bár lehetséges, hogy egy adott problémán dolgozó emberek hajlamosak hangsúlyozni vagy akár Eltúlozzák a fontosságát, ezek a szerzők mind egyetértenek abban, hogy ez egy olyan probléma, amelyet meg kell oldani, bár kevés az egyetértés abban, hogy mi a helyes irány a megoldás megtalálásához."
17. ↑ Podolsky, Dmitry A fizika tíz nyitott problémája (elérhetetlen link) . NEQNET. Hozzáférés dátuma: 2013. január 24. Az eredetiből archiválva : 2012. október 22. (határozatlan) 
18. ↑ Kozmológusok vitáznak arról, milyen gyorsan tágul az Univerzum  , Quanta Magazine (  2019). Archiválva az eredetiből: 2020. április 8. Letöltve: 2020. február 24.
19. ↑ Ritkaföldfém: Összetett élet máshol az Univerzumban? . Asztrobiológiai Magazin. Letöltve: 2006. augusztus 12. Az eredetiből archiválva : 2011. június 28.. (határozatlan)
20. ↑ Sagan, Carl The Quest for Extraterrestrial Intelligence . Kozmikus Kereső Magazin. Letöltve: 2006. augusztus 12. Az eredetiből archiválva : 2006. augusztus 18.. (határozatlan)
21. ↑ Kiger, Patrick J. Mi az a Wow! jel? . National Geographic Channel (2012. június 21.). Letöltve: 2016. július 2. Az eredetiből archiválva : 2016. július 9.. (határozatlan)