Lista de problemas sin resolver en astronomía

Este artículo es una lista de problemas notables sin resolver en astronomía . Los problemas pueden ser teóricos o experimentales. Los problemas teóricos surgen de la incapacidad de las teorías actuales para explicar los fenómenos observados o los resultados experimentales. Los problemas experimentales resultan de la incapacidad de probar o investigar una teoría propuesta. Otros problemas involucran eventos o sucesos únicos que no se han repetido con causas poco claras.

Astronomía planetaria

Nuestro sistema solar

• Cuerpos en órbita y rotación:
  • ¿Hay planetas no enanos más allá de Neptuno ?
  • ¿Por qué los objetos transneptunianos extremos tienen órbitas alargadas? ^[1]
  • La velocidad de rotación de Saturno :
    • ¿Por qué la magnetosfera de Saturno gira a un ritmo cercano al de las nubes del planeta?
    • ¿Cuál es la velocidad de rotación del interior profundo de Saturno? ^[2]
• Geomorfología satelital :
  • ¿Cuál es el origen de la cadena de altas montañas que sigue de cerca el ecuador de la luna de Saturno, Jápeto ?
    • ¿Son las montañas los restos del joven Jápeto, caliente y de rápida rotación?
    • ¿Son las montañas el resultado del material (ya sea de los anillos de Saturno o de su anillo) que con el tiempo se acumuló en la superficie? ^{[3] [4]}

extrasolar

• ¿Qué tan comunes son los sistemas planetarios similares al Sistema Solar ? Algunos sistemas planetarios observados contienen SuperTierras y Júpiter calientes que orbitan muy cerca de sus estrellas. Los sistemas con planetas similares a Júpiter en órbitas similares a Júpiter parecen ser raros. Hay varias posibilidades de por qué las órbitas similares a las de Júpiter son raras, incluida la falta de datos o la hipótesis del gran rumbo . ^[5]

Astronomía estelar y astrofísica.

• Ciclo solar :
  • ¿Cómo genera el Sol su campo magnético a gran escala que se invierte periódicamente?
  • ¿Cómo generan sus campos magnéticos otras estrellas similares al Sol y cuáles son las similitudes y diferencias entre los ciclos de actividad estelar y los del Sol? ^[6]
  • ¿Qué causó el Mínimo de Maunder y otros grandes mínimos, y cómo se recupera el ciclo solar desde un estado mínimo?
• Problema de calentamiento coronal :
  • ¿Por qué la corona del Sol es mucho más caliente que la superficie del Sol?
  • ¿Por qué el efecto de reconexión magnética es mucho más rápido de lo que predicen los modelos estándar?
• Predicción del clima espacial :
  • ¿Cómo produce el Sol fuertes campos magnéticos orientados hacia el sur en las eyecciones de masa coronal solar que provocan tormentas geomagnéticas ? ¿Cómo podemos predecir las supertormentas solares y geomagnéticas ? ^[7]
• ¿Cuál es el origen del espectro de masas estelar? Es decir, ¿por qué los astrónomos observan la misma distribución de masas estelares (la función de masa inicial ), aparentemente independientemente de las condiciones iniciales? ^[8]
• Supernova : ¿Cuál es el mecanismo por el cual la implosión de una estrella moribunda se convierte en explosión?
• Núcleos p : ¿Qué proceso astrofísico es responsable de la nucleogénesis de estos isótopos raros?
• Ráfagas de radio rápidas (FRB): ¿Qué causa estos pulsos de radio transitorios de galaxias distantes, que duran unos pocos milisegundos cada uno? ¿Por qué algunos FRB se repiten a intervalos impredecibles pero muchos otros no? Se han propuesto varios modelos, pero ninguna teoría ha sido ampliamente aceptada. ^[9]
• La partícula Oh-My-God y otros rayos cósmicos de energía ultra alta : ¿Qué procesos físicos crean rayos cósmicos cuya energía excede el límite GZK ? ^[10]
• Naturaleza de KIC 8462852 , comúnmente conocida como Estrella de Tabby: ¿Cuál es el origen de los inusuales cambios de luminosidad de esta estrella?

Astronomía y astrofísica galáctica

Curva de rotación de una galaxia espiral típica: predicha ( A ) y observada ( B ). ¿Se puede atribuir la discrepancia entre las curvas a la materia oscura?

• Problema de rotación de galaxias : ¿Es la materia oscura (única) responsable de las diferencias en la velocidad teórica y observada de las estrellas que giran alrededor del centro de las galaxias?
• Relación edad-metalicidad en el disco galáctico: ¿Existe una relación edad-metalicidad (AMR) universal en el disco galáctico (tanto las partes "delgadas" como las "gruesas" del disco)? En el disco local (principalmente delgado) de la Vía Láctea , no parece haber evidencia de una fuerte RAM. ^[11] Se ha utilizado una muestra de 229 estrellas de disco "gruesas" cercanas para investigar la existencia de una relación edad-metalicidad en el disco grueso galáctico e indica que existe una relación edad-metalicidad presente en el disco grueso. ^{[12] [13]} Las edades estelares de la astrosismología confirman la falta de una relación fuerte entre edad y metalicidad en el disco galáctico. ^[14]
• Fuentes de rayos X ultraluminosos (ULX): ¿Qué alimenta las fuentes de rayos X que no están asociadas con núcleos galácticos activos pero que exceden el límite de Eddington de una estrella de neutrones o un agujero negro estelar ? ¿Se deben a agujeros negros de masa intermedia ? Algunos ULX son periódicos, lo que sugiere una emisión no isotrópica de una estrella de neutrones. ¿Esto se aplica a todos los ULX? ¿Cómo podría formarse y permanecer estable un sistema así?
• ¿Cuál es el origen del exceso de GeV del Centro Galáctico ? ^[15] ¿Se debe a la aniquilación de partículas de materia oscura o a una nueva población de púlsares de milisegundos?
• La crisis del infrarrojo/TeV: falta de atenuación de los rayos gamma muy energéticos procedentes de fuentes extragalácticas. ^{[16] [17] [18]}

Agujeros negros

• Singularidades gravitacionales : ¿ La relatividad general se rompe en el interior de un agujero negro debido a efectos cuánticos , torsión u otros fenómenos?
• Teorema sin pelo :
  • ¿Tienen los agujeros negros una estructura interna? Si es así, ¿cómo se podría investigar la estructura interna?
• Agujeros negros supermasivos :
  • ¿Cuál es el origen de la relación M-sigma entre la masa de un agujero negro supermasivo y la dispersión de la velocidad de las galaxias? ^[19]
• La formación de quásares de alto corrimiento al rojo :
  • ¿Cómo hacen los quásares más distantes hacer crecer sus agujeros negros supermasivos hasta 10 ¹⁰ masas solares en una etapa tan temprana de la historia del universo (con un corrimiento al rojo superior a 6 a 7)?
• Paradoja de la información de los agujeros negros y radiación de los agujeros negros :
  • ¿Los agujeros negros producen radiación térmica, como se esperaba desde el punto de vista teórico ? ^[20]
    • Si es así (lo que significa que los agujeros negros pueden evaporarse), ¿qué sucede con la información almacenada en ellos? Esto parece ser un problema porque la unitaridad de la mecánica cuántica no permite la destrucción de información . ¿La radiación se detiene en algún momento en el caso de los restos de un agujero negro?
• Cortafuegos : ¿Existen cortafuegos alrededor de los agujeros negros? ^[21]
• Problema final de parsec : Los agujeros negros supermasivos parecen haberse fusionado, y se ha observado lo que parece ser un par en este rango intermedio, en PKS 1302-102 . ^[22] Sin embargo, la teoría predice que cuando los agujeros negros supermasivos alcanzan una separación de aproximadamente un parsec, pueden tardar miles de millones de años en orbitar lo suficientemente cerca como para fusionarse, una edad mayor que la del universo. ^[23]
• Singularidad desnuda : ¿Es correcta la hipótesis de la censura cósmica ? ¿Existe una singularidad desnuda ?

Cosmología

Distribución estimada de materia oscura y energía oscura en el universo.

• Principio cosmológico :
  • ¿Es el universo homogéneo e isotrópico a escalas suficientemente grandes, como afirma el principio cosmológico y suponen todos los modelos que utilizan la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) , incluida la versión actual del modelo ΛCDM , o es el universo? ¿ no homogéneo o anisotrópico ? ^{[24] [25] [26]}
  • ¿Es el dipolo CMB puramente cinemático o indica anisotropía del universo, lo que resulta en la ruptura de la métrica FLRW y el principio cosmológico? ^[24]
  • ¿Es la tensión de Hubble evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^[24]
  • Si el principio cosmológico es correcto, ¿es la métrica FLRW la métrica correcta que describe el universo? ^{[27] [24]}
  • ¿Se interpretan correctamente las observaciones como la expansión acelerada del universo , o son más bien evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^{[28] [29]}
  • Principio copernicano : ¿Las observaciones cosmológicas realizadas desde la Tierra son representativas de las observaciones realizadas desde otras posiciones del universo?
• Materia oscura :
  • ¿Cuál es la identidad y composición de la materia oscura? ^[30]
  • ¿Es la materia oscura una partícula ? Si es así, ¿es un WIMP , un axion , el supercompañero más ligero (LSP) o algo más?
  • ¿Los fenómenos atribuidos a la materia oscura apuntan a una extensión de la gravedad en lugar de algún otro tipo de materia?
• Energía oscura :
  • ¿Qué causa la expansión acelerada del universo observada (la fase de Sitter )?
  • ¿Se interpretan correctamente las observaciones que muestran la expansión acelerada del universo o son evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^{[28] [29]}
  • ¿Por qué la densidad de energía del componente de energía oscura es de la misma magnitud que la densidad de la materia en la actualidad cuando ambas evolucionan de manera muy diferente con el tiempo? ¿Podría ser esta observación una coincidencia de tiempo ?
  • ¿Es la energía oscura una constante cosmológica pura o son aplicables modelos de quintaesencia como la energía fantasma ?
  • ¿Resuelven los primeros modelos de energía oscura la tensión del Hubble ? ^{[24] [31]}
• Asimetría bariónica : ¿Por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo observable ?
• Problema cosmológico constante :
  • ¿Por qué la energía del punto cero del vacío no causa una constante cosmológica grande ? ^{[32] [33]}
• Tamaño y forma del universo :
  • El diámetro del universo observable es de aproximadamente 93 mil millones de años luz; ¿cual es el tamaño de todo el universo? ¿Es infinito?
  • ¿Qué es la variedad 3 del espacio como móvil , es decir, de una sección espacial como móvil del universo, informalmente llamada "forma" del universo?
    • Actualmente no se conocen ni la curvatura ni la topología, aunque se sabe que la curvatura es "cerca" de cero en escalas observables. La hipótesis de la inflación cósmica sugiere que la forma del universo puede ser inmensurable. Desde 2003, Jean-Pierre Luminet , et al., y otros grupos han sugerido que la forma del universo puede ser el espacio dodecaédrico de Poincaré . ¿Es la forma inmensurable, el espacio de Poincaré u otra variedad 3?
• Inflación cósmica :
  • ¿Es correcta la teoría de la inflación cósmica en el universo primitivo? Si es así, ¿cuáles son los detalles de esta época?
  • ¿Cuál es el hipotético campo escalar de inflación que dio lugar a esta inflación cósmica?
  • Si la inflación ocurrió en un solo punto, ¿es autosostenida a través de la inflación de fluctuaciones de la mecánica cuántica y, por lo tanto, continúa en algún lugar extremadamente distante? ^[34]
• Problema de horizonte :
  • ¿Por qué el universo distante es tan homogéneo cuando la teoría del Big Bang parece predecir anisotropías mensurables del cielo nocturno mayores que las observadas?
    • La inflación cosmológica se acepta generalmente como la solución, pero ¿son más apropiadas otras explicaciones posibles, como una velocidad variable de la luz ? ^[30]
• Tensión de Hubble : si ΛCDM es correcta, ¿por qué las mediciones de la constante de Hubble no convergen? ^[35]
• Eje del mal : Algunas características grandes del cielo de microondas a distancias de más de 13 mil millones de años luz parecen estar alineadas tanto con el movimiento como con la orientación del sistema solar. ¿Se debe esto a errores sistemáticos en el procesamiento, a la contaminación de los resultados por efectos locales o a una violación inexplicable del principio copernicano ?
• por qué hay algo en vez de nada? Origen y destino del universo :
  • ¿Cómo surgieron las condiciones para que algo existiera?
  • ¿Existe potencialmente una cantidad infinita de fenómenos astronómicos desconocidos en todo nuestro universo?
  • ¿Se dirige el universo hacia una gran congelación , un gran desgarro , un gran crujido o un gran rebote , o es parte de un modelo cíclico infinitamente recurrente ?
• Multiverso :
  • ¿Existe un multiverso ? ¿Es relevante ese concepto? ¿Son estas ideas científicamente comprobables o permanecerán para siempre en el ámbito de la pseudociencia ? ¿Son interpretables estas cuestiones metafísicas en los campos de la cosmología, la astronomía, la física o cualquier otra disciplina científica ?
  • ¿Son necesarios enfoques metafísicos como el principio antrópico para explicar cuestiones no resueltas como el problema de la constante cosmológica ?

Vida extraterrestre

• ¿Existe otra vida en el Universo ? Especialmente:
  • ¿Existe otra vida inteligente?
  • ¿Existe potencialmente una cantidad infinita de géneros extraterrestres en todo nuestro universo? Si es así, ¿cuál es la explicación de la paradoja de Fermi ? ^{[36] [37]}
• Naturaleza de ¡Guau! señal :
  • ¿Fue este evento singular resultado de algún fenómeno extraterrestre? Si es así ¿cuál fue su origen? ^[38]

Ver también

• Listas de problemas sin resolver
• Lista de problemas no resueltos en física.

Referencias

1. Consulte Planetas más allá de Neptuno#Órbitas de objetos distantes para obtener más detalles.
2. "Los científicos descubren que el período de rotación de Saturno es un rompecabezas". NASA. 28 de junio de 2004 . Consultado el 22 de marzo de 2007 .
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4. "/ 2015-07-ridge-iapetus". Phys.org. 21 de julio de 2015 . Consultado el 7 de septiembre de 2020 .
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