天文学における未解決問題の一覧
この記事は、天文学における注目すべき未解決問題の一覧です。問題は理論的なものと実験的なものに分けられます。理論的な問題は、現在の理論では観測された現象や実験結果を説明できないことから生じます。実験的な問題は、提案された理論を検証または調査できないことから生じます。その他の問題は、原因が不明で、繰り返されていない特異な事象や現象に関係しています。
惑星天文学
太陽系
- 軌道を回る天体と回転:
- 衛星地形学：
- 土星の衛星イアペトゥスの赤道に沿って連なる高山の起源は何ですか？
太陽系外
- 太陽系のような惑星系はどれほど一般的ですか？（観測されている惑星系の中には、恒星に非常に近い軌道を周回するスーパーアースやホットジュピターを含むものがあります。木星のような軌道を周回する木星のような惑星を持つ系はまれです。木星のような軌道がまれな理由としては、データが不足していることやグランドタック仮説など、いくつかの可能性があります。[ 6 ]）
- 木星質量の連星天体はどのように形成されるのでしょうか?
恒星天文学と天体物理学
- 太陽周期：
- コロナ加熱問題:
- 宇宙天気予報:
- 太陽はどのようにして、地磁気嵐を引き起こす太陽コロナ質量放出において、南向きの強い磁場を作り出すのでしょうか？太陽と地磁気のスーパーストームをどのように予測できるのでしょうか？[ 8 ]
- 恒星の質量スペクトルの起源は何でしょうか？つまり、なぜ天文学者は初期条件に関わらず、恒星の質量の分布（初期質量関数）が同じであると観測するのでしょうか？ [ 9 ]
- 超新星：死にゆく星の爆縮が爆発になるメカニズムは何ですか？
- p 核:これらの希少同位体の核生成の原因となる天体物理学的プロセスは何ですか?
- 高速電波バースト（FRB）：遠方の銀河から数ミリ秒間持続するこれらの一時的な電波パルスは、なぜ発生するのでしょうか？なぜ一部のFRBは予測不可能な間隔で繰り返されるのに対し、多くのFRBはそうではないのでしょうか？いくつかのモデルが提案されていますが、広く受け入れられている理論はありません。[ 10 ]
- オーマイゴッド粒子とその他の超高エネルギー宇宙線： GZKカットオフを超えるエネルギーの宇宙線はどのような物理過程によって生成されるのか？[ 11 ]
- 一般にタビーの星として知られるKIC 8462852の性質:この星の異常な明るさの変化の原因は何ですか?
- IBEX リボンのソースと起源は何ですか?
銀河天文学と天体物理学
- 銀河の回転問題:銀河の中心を回る星の観測速度と理論速度の違いは、暗黒物質だけが原因なのでしょうか?
- 銀河系ディスクにおける年齢と金属量との関係：銀河系ディスク（ディスクの「薄い」部分と「厚い」部分の両方）には、普遍的な年齢と金属量との関係（AMR）があるのだろうか？ 天の川銀河の局所的な（主に薄い）ディスクでは、強いAMRの証拠は見られない。[ 12 ]近傍の「厚い」ディスクの星229個を用いて、銀河系の厚いディスクにおける年齢と金属量との関係の存在が調査され、厚いディスクにも年齢と金属量との関係が存在することが示唆されている。[ 13 ] [ 14 ]星震学による恒星の年齢は、銀河系ディスクにおいて強い年齢と金属量との関係が存在しないことを裏付けている。[ 15 ]
- 超高輝度X線源（ULX）：活動銀河核とは関連がないものの、中性子星や恒星ブラックホールのエディントン限界を超えるX線源のエネルギー源は何でしょうか？それらは中質量ブラックホールによるものでしょうか？一部のULXは周期的に発生し、中性子星からの非等方的な放射を示唆しています。これはすべてのULXに当てはまるのでしょうか？このような系はどのようにして形成され、安定を保つことができるのでしょうか？
- 銀河中心のGeV超過の起源は何ですか？[ 16 ]それは暗黒物質粒子の消滅によるものでしょうか、それとも新しいミリ秒パルサーの出現によるものでしょうか？
- 赤外線/TeV危機：銀河系外源からの非常にエネルギーの高いガンマ線の減衰の欠如。[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
- 小さな赤い点の性質は何ですか?
ブラックホール
- 重力特異点:量子効果、ねじれ、またはその他の現象により、ブラックホールの内部では一般相対性理論は破綻しますか?
- 無毛定理：
- ブラックホールには内部構造があるのでしょうか？もしあるとしたら、その内部構造をどのように調べることができるでしょうか？
- 超大質量ブラックホール：
- 高赤方偏移クエーサーの形成：
- 最も遠いクエーサーはどのようにして、宇宙の歴史の非常に初期に（赤方偏移が 6 ～ 7 以上）超大質量ブラックホールを太陽質量の10の 10 倍まで成長させたのでしょうか?
- ブラックホール情報パラドックスとブラックホール放射：
- ブラックホールは理論的に予想されるように熱放射を発生するのか？[ 21 ]
- もしそうなら、つまりブラックホールが蒸発する可能性があるなら、そこに蓄えられた情報はどうなるのでしょうか？量子力学のユニタリー性では情報の破壊は許されないため、これは問題となるようです。ブラックホール残骸の放射はどこかの時点で止まるのでしょうか？
- ブラックホールは理論的に予想されるように熱放射を発生するのか？[ 21 ]
- ファイアウォール：ブラックホールの周りにファイアウォールは存在するのか？[ 22 ]
- 最終パーセク問題：超大質量ブラックホールは合体したように見え、この中間範囲にあるペアと思われるものがPKS 1302-102で観測されています。[ 23 ]しかし、理論によれば、超大質量ブラックホールが約1パーセクの距離に達すると、合体になるほど接近するまでに数十億年かかる可能性があり、これは宇宙の年齢よりも大きいと予測されています。[ 24 ]
- 裸の特異点：宇宙検閲仮説は正しいのか？裸の特異点は存在しうるのか？
宇宙論
- 宇宙原理：
- 宇宙論原理が主張し、現在のバージョンのΛCDMモデルを含むフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）計量を使用するすべてのモデルが仮定しているように、十分に大きなスケールでは宇宙は均質かつ等方性なのでしょうか、それとも宇宙は不均質または異方性なのでしょうか？[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]
- CMB双極子は純粋に運動学的なものなのか、それとも宇宙の異方性を示し、 FLRW計量と宇宙論原理の崩壊をもたらすのか？[ 25 ]
- ハッブル張力は宇宙論原理が間違っていることの証拠か？ [ 25 ]
- もし宇宙論の原理が正しいとしたら、FLRW計量は宇宙を記述する正しい計量なのでしょうか？[ 28 ] [ 25 ]
- 宇宙の加速膨張として解釈される観測結果は正しいのか、それとも宇宙論の原理が間違っていることの証拠なのか？[ 29 ] [ 30 ]
- コペルニクス原理: 地球から行われた宇宙観測は、宇宙の他の位置からの観測を代表しているか?
- 暗黒物質：
- ダークエネルギー:
- 観測されている宇宙の加速膨張（ド・ジッター位相）の原因は何ですか？
- 宇宙の加速膨張を示す観測結果は正しく解釈されているのか、それとも宇宙論の原理が間違っていることの証拠なのか？[ 29 ] [ 30 ]
- ダークエネルギー成分のエネルギー密度は、時間経過とともに物質の密度と全く異なる変化を遂げているにもかかわらず、なぜ現在、物質の密度と同じ大きさになっているのでしょうか？この観測結果は、タイミングの偶然によるものでしょうか？
- ダークエネルギーは純粋な宇宙定数ですか、それともファントムエネルギーなどの本質のモデルが適用可能でしょうか?
- 初期のダークエネルギーモデルはハッブル張力を解決できるか？[ 25 ] [ 32 ]
- バリオン非対称性:観測可能な宇宙にはなぜ反物質よりも物質のほうがはるかに多いのでしょうか?
- 宇宙定数の問題：
- 宇宙の大きさと形：
- 観測可能な宇宙の直径は約930億光年ですが、宇宙全体の大きさはどれくらいでしょうか？無限でしょうか？
- 共動空間の3 次元多様体、つまり宇宙の共動空間セクション (非公式には宇宙の「形状」と呼ばれる) と は何ですか?
- 曲率も位相も現在のところ不明ですが、観測可能なスケールでは曲率がゼロに「近い」ことが知られています。宇宙インフレーション仮説は、宇宙の形状が測定不可能である可能性を示唆しています。2003年以降、ジャン＝ピエール・ルミネらをはじめとするグループは、宇宙の形状はポアンカレ正十二面体空間である可能性を示唆しています。その形状は測定不可能なのでしょうか、ポアンカレ空間なのでしょうか、それとも別の3次元多様体なのでしょうか？
- 宇宙インフレーション：
- 宇宙初期におけるインフレーション理論は正しいのでしょうか？もし正しいとしたら、この時代の詳細はどのようなものでしょうか？
- この宇宙インフレーションを引き起こした仮説上のインフレーションスカラー場とは何ですか?
- もしインフレーションが一点で起こったとしたら、それは量子力学的ゆらぎのインフレーションを通じて自立的に起こり、非常に遠い場所で継続しているのでしょうか？[ 35 ]
- 地平線問題:
- ビッグバン理論では、夜空の 測定可能な異方性は観測されるものよりも大きいと予測されているように見えるのに、なぜ遠方の宇宙はそれほど均質なのでしょうか?
- 宇宙論的インフレーションは一般的に解決策として受け入れられていますが、光速度の変動など他の説明の方が適切でしょうか？[ 31 ]
- ビッグバン理論では、夜空の 測定可能な異方性は観測されるものよりも大きいと予測されているように見えるのに、なぜ遠方の宇宙はそれほど均質なのでしょうか?
- ハッブル張力：ΛCDMが正しいのなら、なぜハッブル定数の測定値は収束しないのか？[ 36 ]
- 悪の枢軸：130億光年以上離れたマイクロ波天空の大きな特徴のいくつかは、太陽系の運動と方向の両方と一致しているように見える。これは、処理における系統的誤差、局所的な影響による結果の混入、あるいはコペルニクス原理の未解明な違反によるものだろうか？
- なぜ何もないのではなく何かがあるのでしょうか？宇宙の起源と運命：
- マルチバース:
地球外生命体
- 宇宙には他の生命体も存在するのでしょうか？特に：
- 他にも知的生命体はいるのでしょうか？
- 宇宙には無限の種類の地球外生命体が存在する可能性があるのでしょうか？もしそうなら、フェルミのパラドックスはどのように説明できるのでしょうか？[ 37 ] [ 38 ]
- Wow!信号の性質:
- この特異な出来事は、地球外現象によるものだったのでしょうか？もしそうなら、その起源は何だったのでしょうか？[ 39 ]
参照
参考文献
- ^詳細については、海王星以外の惑星#遠方天体の軌道を参照してください
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