Problemas no resueltos en astronomía.

Algunos de los problemas no resueltos en astronomía son teóricos, lo que significa que las teorías existentes parecen incapaces de explicar un fenómeno observado en particular o un resultado experimental. Otros son experimentales, lo que significa que existe dificultad para crear un experimento para probar una teoría propuesta o estudiar un fenómeno con más detalle. Algunas preguntas no resueltas en astronomía se refieren a eventos únicos, fenómenos inusuales que no se repitieron y cuyas causas, por lo tanto, siguen sin estar claras.

Astronomía planetaria

• Sistemas planetarios : ¿cómo se forma la acumulación de sistemas planetarios [1] ? ¿De dónde vino el agua de la Tierra [1] ?
• ¿Hay planetas más allá de la órbita de Neptuno ? ¿Existe un hipotético Planeta Nueve ? ¿Qué explica las órbitas alargadas de un grupo de objetos del cinturón de Kuiper ?
• Frecuencia de rotación de Saturno : ¿por qué la magnetosfera de Saturno tiene una periodicidad que varía lentamente cerca de la rotación de las nubes del planeta? ¿Cuál es la verdadera tasa de rotación de las capas profundas de Saturno [2] ?
• ¿Plutón tiene anillos ?

Astronomía estelar y astrofísica

• Ciclo solar : ¿ Cómo genera el Sol su campo magnético a gran escala que cambia periódicamente? ¿Cómo generan sus campos magnéticos otras estrellas como el Sol y cuáles son las similitudes y diferencias entre los ciclos del Sol y la actividad estelar de las estrellas similares al Sol? ¿Qué causó el Maunder Low y otros grandes mínimos, y cómo se recupera el ciclo solar desde un estado mínimo?
• El problema del calentamiento de la corona solar : ¿por qué la corona solar es mucho más caliente que la superficie del sol? ¿Por qué el efecto de reconexión magnética es muchos órdenes de magnitud más rápido de lo que predicen los modelos estándar?
• ¿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 [3] ?
• Supernovas : ¿cuál es el mecanismo exacto por el cual el estallido de una estrella moribunda se convierte en una explosión?
• Núcleos ricos en protones : ¿qué proceso astrofísico es responsable de la nucleosíntesis de estos raros isótopos ?
• Ráfagas de radio rápidas (FRB): ¿Qué causa estas ráfagas de radio transitorias de galaxias distantes, cada una de las cuales dura solo unos pocos milisegundos? ¿Por qué algunos FRB se repiten a intervalos impredecibles mientras que la mayoría no? Se han propuesto docenas de modelos, pero ninguno ha sido ampliamente adoptado [4] .
• Partículas Oh-My-God y otros rayos cósmicos de ultra alta energía : ¿qué procesos físicos crean rayos cósmicos cuya energía excede el límite GZK [5] ?
• Naturaleza de la estrella Tabby : ¿cuál es el origen de las inusuales variaciones de luminosidad de esta estrella ?

Astronomía galáctica y astrofísica

• Problema de rotación de galaxias : ¿Es la materia oscura responsable de las diferencias en la velocidad de rotación observada y teórica de las estrellas alrededor del centro de las galaxias, o es algo más?
• La relación de edad y metalicidad de las estrellas en el disco galáctico: ¿existe una relación edad-metalicidad universal en el disco de la Galaxia (tanto en la parte "delgada" como en la parte "gruesa" del disco)? Aunque no hay evidencia de una fuerte dependencia edad-metalicidad en la parte local (principalmente la parte "delgada") del disco de la Galaxia [6] , se tomó una muestra de 229 estrellas cercanas en la parte "gruesa" del disco. se utiliza para estudiar la existencia de la relación edad-metalicidad en la parte "gruesa" e indica que existe tal relación [7] [8] . La astrosismología confirma la ausencia de una fuerte relación entre la edad y la metalicidad en el disco galáctico [9] .
• Fuentes de rayos X ultraluminosos (ULXs): ¿cuál es el poder de las fuentes de rayos X que no están asociadas a núcleos galácticos activos , pero superan el límite de Eddington en forma de estrella de neutrones o agujero negro de masa estelar ? ¿Es este poder una consecuencia de la influencia de un agujero negro de masa intermedia ? Algunos ULX son periódicos, lo que sugiere una radiación de estrella de neutrones no isotrópica. ¿Esto se aplica a todos los ULX? ¿Cómo puede formarse un sistema así y permanecer estable?
• Problema del segundo parámetro : ¿qué parámetros, además de la metalicidad y la edad, influyen en la morfología de la rama horizontal de los cúmulos estelares globulares ?

Agujeros negros

• Singularidad gravitacional : ¿Se rompe la relatividad general dentro de un agujero negro debido a efectos cuánticos , torsión afín u otros fenómenos?
• Teorema de ausencia de pelo : ¿los agujeros negros tienen estructura interna? Si es así, ¿cómo se puede explorar?
• Agujero negro supermasivo : ¿cuál es el origen de la relación M-sigma entre la masa de un agujero negro supermasivo y la velocidad de dispersión de una galaxia [10] ? ¿Cómo los cuásares más distantes "hicieron crecer" sus agujeros negros supermasivos a 10 10 masas solares tan temprano en la historia del universo?
• Paradoja de la información del agujero negro y radiación del agujero negro : ¿los agujeros negros producen radiación térmica como se espera de la teoría [11] ? Si esto es cierto, y los agujeros negros pueden evaporarse, ¿qué sucede con la información almacenada en ellos (ya que la mecánica cuántica no prevé la destrucción de la información)? ¿O la radiación se detiene en algún momento cuando queda poco del agujero negro?
• Cortafuegos : ¿Hay un cortafuegos alrededor de un agujero negro [12] ?
• Problema del último parsec : Los agujeros negros supermasivos parecen haberse fusionado; se observó un par similar en PKS 1302-102 . Sin embargo, la teoría predice que cuando los agujeros negros supermasivos alcanzan una distancia de aproximadamente un parsec, les llevará muchos miles de millones de años alcanzar una órbita lo suficientemente cercana como para fusionarse, más que la edad del universo [13] .

Cosmología

• Materia oscura: ¿cuál es la identidad de la materia oscura [14] ? ¿Es una partícula ? ¿Es el supercompañero más ligero ? ¿Los fenómenos atribuidos a la materia oscura no apuntan a alguna forma de materia, sino a una extensión del concepto de gravedad ?
• Energía oscura : ¿cuál es la razón de la expansión acelerada observada del universo ( fase de Sitter )? ¿Por qué la densidad de energía del componente de energía oscura es la misma que la densidad de la materia en el momento actual, cuando evolucionan con el tiempo de formas completamente diferentes; ¿Podría ser simplemente que estamos observando en el momento adecuado ? ¿Es la energía oscura una constante cosmológica pura, o son aplicables modelos alternativos (quintaesencia), como la energía fantasma ?
• Asimetría bariónica : ¿por qué hay mucha más materia en el universo observable que antimateria ?
• Problema de la constante cosmológica : ¿Por qué la energía del vacío cero no hizo que la constante cosmológica fuera grande? ¿Qué lo impidió [15] [16] ?
• Tamaño y forma del universo : el diámetro del universo observable es de unos 93 mil millones de años luz , pero ¿cuál es el tamaño del universo completo? ¿Qué es una variedad de 3 en el espacio comóvil , es decir, la parte espacial comóvil del Universo, llamada informalmente la "forma" del Universo? Actualmente no se conoce ni la curvatura ni la topología, aunque se sabe que la curvatura es cercana a cero en las escalas observadas. El modelo inflacionario del universo sugiere que la forma del universo puede ser inconmensurable, pero desde 2003 Jean-Pierre Lumine y otros grupos han sugerido que la forma del universo puede ser el espacio dodecaédrico de Poincaré . ¿Es la forma inconmensurable; ¿Espacio de Poincaré u otra variedad de 3?
• Modelo inflacionario del universo : ¿es correcta la teoría de la inflación cosmológica en el universo primitivo y, de ser así, cuáles son los detalles de esta época? ¿Cuál es el hipotético campo escalar inflatón que dio lugar a la inflación cosmológica? Si la inflación cosmológica ocurrió en algún momento, ¿es caótica y continúa (en algún lugar muy distante) [17] ?
• El problema del horizonte : ¿Por qué el universo distante es tan homogéneo cuando la teoría del Big Bang predice más anisotropía en el cielo nocturno que el observado? La inflación cosmológica se acepta generalmente como una solución al problema, pero quizás otras explicaciones posibles sean más apropiadas, como una velocidad variable de la luz [14] ?
• Tensión de Hubble : si la Lambda CDM es correcta, ¿por qué no convergen las mediciones de la constante de Hubble [18] ?
• Axis of Evil : Algunas características grandes de un sondeo de microondas del cielo a más de 13 mil millones de años luz de distancia parecen coincidir tanto con el movimiento como con la orientación del Sistema Solar. ¿Se debe a errores sistemáticos en el procesamiento, contaminación de los resultados por efectos locales o una violación inexplicable del principio copernicano ?
• Origen y futuro del Universo : ¿cómo surgieron las condiciones para la existencia de algo? ¿Se dirige el Universo hacia un Gran Congelamiento , un Gran Desgarro , un Gran Crujido o un Gran Rebote ? ¿O es parte de un patrón cíclico que se repite sin cesar ?
• El problema de la cúspide : ¿qué explica la diferencia entre la distribución observada de materia oscura en el halo de las galaxias y la predicha teóricamente?

Vida extraterrestre

• ¿Hay otra vida en el universo? En particular, ¿hay alguna otra vida inteligente? Si es así, ¿qué explica la paradoja de Fermi [19] [20] ?
• La naturaleza de la señal "¡Guau!" : ¿Fue este evento único una señal real y, de ser así, cuál fue su origen [21] ?

Notas

1. ↑ 1 2 Institución Carnegie. Hacer planetas similares a la Tierra: cinco grandes misterios . YouTube (16 de junio de 2014). Consultado el 21 de marzo de 2020. Archivado desde el original el 4 de mayo de 2020. (indefinido)
2. ↑ Los científicos descubren que el período de rotación de Saturno es un rompecabezas . NASA (28 de junio de 2004). Fecha de acceso: 22 de marzo de 2007. Archivado desde el original el 29 de julio de 2011. (indefinido)
3. ↑ Kroupa, Pavel. La función de masa inicial de las estrellas: evidencia de uniformidad en sistemas variables  (inglés)  // Ciencia: revista. - 2002. - vol. 295 , núm. 5552 . - P. 82-91 . -doi : 10.1126 / ciencia.1067524 . - . -arXiv : astro - ph/0201098 . —PMID 11778039 .
4. ↑ Platts, E.; Weltman, A.; Gualterio, A.; Tendulkar, S. P.; Gordin, JEB; Kandhai, S. Un catálogo de teoría viviente para ráfagas de radio rápidas   // Informes de física : diario. - 2019. - Vol. 821 . - Pág. 1-27 . -doi : 10.1016 / j.physrep.2019.06.003 . — . -arXiv : 1810.05836 . _
5. ↑ Wolchover, Natalie La partícula que rompió un límite de velocidad cósmico . Revista Quanta (14 de mayo de 2015). Consultado el 4 de mayo de 2018. Archivado desde el original el 26 de octubre de 2017. (indefinido)
6. ↑ Casagrande, L.; Schönrich, R.; Asplund, M.; Cassisi, S.; Ramírez, I.; Meléndez, J.; Bensby, T.; Feltzing, S.Nuevas restricciones sobre la evolución química del vecindario solar y el (los) disco (s) galáctico (s  )  // Astronomía y astrofísica  : revista. - 2011. - vol. 530 . — Pág. A138 . -doi :/ 0004-6361/201016276 . - . -arXiv : 1103.4651 ._
7. ↑ Bensby, T.; Feltzing, S.; Lundström, I. ¿Una posible relación edad-metalicidad en el disco grueso galáctico? (inglés)  // Astronomía y astrofísica  : revista. - 2004. - julio ( vol. 421 , n. 3 ). - Pág. 969-976 . -doi : 10.1051/0004-6361 : 20035957 . - . — arXiv : astro-ph/0403591 .
8. ↑ Gilmore, G.; Asiri, HM Temas abiertos en la evolución de los discos galácticos // Clusters y asociaciones estelares: un taller de RIA sobre Gaia. Actas. Granada. - 2011. - S. 280 . - .
9. ↑ Casagrande, L.; Silva Aguirre, V.; Schlesinger, KJ; Stello, D.; Huber, D.; Serenelli, AM; Scho Nrich, R.; Cassisi, S.; Pietrinferni, A.; Hodgkin, S.; Milone, AP; Feltzing, S.; Asplund, M. Medición de la estructura de edad vertical del disco galáctico utilizando asterosismología y SAGA  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society  : revista  . - Prensa de la Universidad de Oxford , 2015. - Vol. 455 , núm. 1 . - Pág. 987-1007 . -doi : 10.1093 / mnras/stv2320 . - . -arXiv : 1510.01376 . _
10. ↑ Ferrarese, Laura; Merritt, DavidUna relación fundamental entre los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas  //  The Astrophysical Journal  : journal. - Ediciones IOP , 2000. - Vol. 539 , núm. 1 . - P. L9–L12 . -doi : 10.1086/ 312838. - . -arXiv :- ph/0006053 .
11. ↑ Pérez, Asher; Terno, Daniel R. Información cuántica y teoría de la relatividad  (inglés)  // Reseñas de física moderna  : revista. - 2004. - vol. 76 , núm. 1 . - P. 93-123 . -doi : 10.1103/ revmodphys.76.93 . - . — arXiv : quant-ph/0212023 .
12. ↑ Ouellette, Jennifer . Los cortafuegos de agujeros negros confunden a los físicos teóricos  (21 de diciembre de 2012). Archivado desde el original el 9 de noviembre de 2013. Consultado el 29 de octubre de 2013. Publicado originalmente . Archivado desde el original el 3 de junio de 2014. en Quanta, 21 de diciembre de 2012.
13. ↑ Milosavljević, Miloš; Merritt, David El problema final de Parsec  // Actas de la conferencia AIP. - Instituto Americano de Física, 2003. - Octubre ( vol. 686 , no. 1 ). - S. 201-210 . -doi : 10.1063/ 1.1629432 . - . -arXiv : astro - ph/0212270 .
14. ↑ 12 Brooks , Michael . 13 cosas que no tienen sentido  (19 de marzo de 2005). Archivado desde el original el 23 de junio de 2015. Consultado el 7 de marzo de 2011.
15. ↑ Steinhardt, P.; Turok, N. Por qué la constante cosmológica es tan pequeña y positiva  // Ciencia  :  revista. - 2006. - vol. 312 , n. 5777 . - P. 1180-1183 . -doi : 10.1126 / ciencia.1126231 . - . — arXiv : astro-ph/0605173 . —PMID 16675662 .
16. ↑ Wang, Qingdi; Zhu, Zhen; Unruh, William G.Cómo la enorme energía del vacío cuántico gravita para impulsar la lenta expansión acelerada del Universo  // Physical Review D  : journal . - 2017. - 11 de mayo ( vol. 95 , núm. 10 ). — Pág. 103504 . -doi :/ PhysRevD.95.103504 . - . -arXiv : 1703.00543 ._ . — “Este problema es ampliamente considerado como uno de los principales obstáculos para un mayor progreso en la física fundamental [...] Su importancia ha sido enfatizada por varios autores desde diferentes aspectos. Por ejemplo, se ha descrito como una "verdadera crisis" [...] e incluso "la madre de todos los problemas de física" [...] Si bien es posible que las personas que trabajan en un problema en particular tiendan a enfatizar o incluso exagerar su importancia, todos esos autores están de acuerdo en que este es un problema que debe resolverse, aunque hay poco acuerdo sobre cuál es la dirección correcta para encontrar la solución".
17. ↑ Podolsky, Dmitry Los diez principales problemas abiertos en física (enlace inaccesible) . NEQNET. Fecha de acceso: 24 de enero de 2013. Archivado desde el original el 22 de octubre de 2012. (indefinido) 
18. ↑ Los cosmólogos debaten qué tan rápido se está expandiendo el universo  , Revista Quanta (  2019). Archivado desde el original el 8 de abril de 2020. Consultado el 24 de febrero de 2020.
19. ↑ Rare Earth: ¿Vida compleja en otras partes del universo? . Revista de Astrobiología. Consultado el 12 de agosto de 2006. Archivado desde el original el 28 de junio de 2011. (indefinido)
20. ↑ Sagan, Carl La búsqueda de inteligencia extraterrestre . Revista Búsqueda Cósmica. Consultado el 12 de agosto de 2006. Archivado desde el original el 18 de agosto de 2006. (indefinido)
21. ↑ Kiger, Patrick J. ¿Qué es el Wow! ¿señal? . Canal National Geographic (21 de junio de 2012). Consultado el 2 de julio de 2016. Archivado desde el original el 9 de julio de 2016. (indefinido)