Lista de problemas sin resolver en astronomía

Este artículo presenta 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 surgen de la incapacidad para comprobar o investigar una teoría propuesta. Otros problemas involucran eventos o sucesos únicos que no se han repetido y cuyas causas no están claras.

• 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 el del Sol? ^{[ 7 ]}
  • ¿Qué causó el Mínimo de Maunder y otros grandes mínimos, y cómo se recupera el ciclo solar de un estado mínimo?
• ¿Cuál es la causa del viento solar ? ^{[ 8 ]}
• Problema de calentamiento coronal :
  • ¿Por qué la corona del Sol es mucho más caliente que la superficie del Sol? ^{[ 8 ]}
  • ¿Por qué el efecto de reconexión magnética es muchos órdenes de magnitud más rápido de lo que predicen los modelos estándar?
• Predicción del clima espacial :
  • ¿Cómo produce el Sol campos magnéticos intensos que apuntan hacia el sur en las eyecciones de masa coronal solar que dan lugar a tormentas geomagnéticas ? ¿Cómo podemos predecir las supertormentas solares y geomagnéticas ? ^{[ 9 ]}
• ¿Por qué las manchas solares a veces se forman en pares? ^{[ 8 ]}
• ¿Cuál es la causa de las erupciones solares ? ^{[ 8 ]}
• Polarización solar : ^{[ 10 ]}
  • ¿Cómo se debe calcular la polarización de la dispersión resonante cuando los fotones tienen una longitud de coherencia finita?
  • ¿Por qué se produce una violación de la ley de polaridad de Hale ? (¿Problemas de medición o problemas teóricos?)
• Paradoja del viajero :
  • La sonda Voyager 1 cruzó la onda de choque de terminación en 2004 sin detectar el pico de la fuente de rayos cósmicos anómalos locales previsto, propuesto por casi todos los modelos.

• ¿Cuál es el origen del espectro de masas estelares? Es decir, ¿por qué los astrónomos observan la misma distribución de masas estelares —la función de masa inicial— aparentemente independientemente de las condiciones iniciales? ^{[ 11 ]}
• Supernova : ¿Cuál es el mecanismo por el cual la implosión de una estrella moribunda se convierte en una 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 provenientes de galaxias distantes, que duran unos pocos milisegundos cada uno? ¿Por qué algunas FRB se repiten a intervalos impredecibles, mientras que muchas otras no? Se han propuesto varios modelos, pero ninguna teoría ha sido ampliamente aceptada. ^{[ 12 ]}
• La partícula Oh-My-God y otros rayos cósmicos de ultra alta energía : ¿Qué procesos físicos crean rayos cósmicos cuya energía excede el límite GZK ? ^{[ 13 ]}
• Naturaleza de KIC 8462852 , comúnmente conocida como la Estrella de Tabby: ¿Cuál es el origen de los inusuales cambios de luminosidad de esta estrella?
• ¿Cuál es la fuente y el origen de la cinta IBEX ?

• Problema de la rotación galáctica : ¿Es la materia oscura (exclusivamente) responsable de las diferencias entre la velocidad observada y la teórica de las estrellas que giran alrededor del centro de las galaxias?
• Relación edad-metalicidad en el disco galáctico: ¿Existe una relación edad-metalicidad (REM) universal en el disco galáctico (tanto en las partes "delgadas" como "gruesas" del disco)? En el disco local (principalmente delgado) de la Vía Láctea , no parece haber evidencia de una REM fuerte. ^{[ 14 ]} Se ha utilizado una muestra de 229 estrellas cercanas del disco "grueso" para investigar la existencia de una relación edad-metalicidad en el disco grueso galáctico e indica que hay una relación edad-metalicidad presente en el disco grueso. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Las edades estelares de la astrosismología confirman la falta de cualquier relación edad-metalicidad fuerte en el disco galáctico. ^{[ 17 ]}
• Fuentes de rayos X ultraluminosas (ULX): ¿Qué alimenta las fuentes de rayos X que no están asociadas con núcleos galácticos activos , pero que superan el límite de Eddington de una estrella de neutrones o un agujero negro estelar ? ¿Se deben a agujeros negros de masa intermedia ? Algunas ULX son periódicas, lo que sugiere una emisión no isotrópica de una estrella de neutrones. ¿Esto se aplica a todas las ULX? ¿Cómo podría formarse y mantenerse estable un sistema de este tipo?
• ¿Cuál es el origen del exceso de GeV del Centro Galáctico ? ^{[ 18 ]} ¿Se debe a la aniquilación de partículas de materia oscura o a una nueva población de púlsares de milisegundos?
• La crisis infrarroja/TeV: Falta de atenuación de rayos gamma muy energéticos provenientes de fuentes extragalácticas. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}
• ¿Cuál es la naturaleza de los pequeños puntos rojos ?

• Singularidades gravitacionales : ¿Se rompe la relatividad general en el interior de un agujero negro debido a efectos cuánticos , torsión u otros fenómenos?
• Teorema de la ausencia de cabello :
  • ¿Los agujeros negros tienen una estructura interna? Si es así, ¿cómo se podría investigar dicha estructura interna?
• Agujeros negros supermasivos :
  • ¿Cuál es el origen de la relación M–sigma entre la masa del agujero negro supermasivo y la dispersión de velocidad de la galaxia? ^{[ 22 ]}
• La formación de cuásares de alto desplazamiento al rojo :
  • ¿ Cómo es posible que los cuásares más distantes desarrollen agujeros negros supermasivos de hasta ^10¹⁰ masas solares tan pronto en la historia del universo (con un corrimiento al rojo mayor de 6 a 7)?
• Paradoja de la información de los agujeros negros y radiación de agujeros negros :
  • ¿Los agujeros negros producen radiación térmica, como se espera desde un punto de vista teórico ? ^{[ 23 ]}
    • Si es así —es decir, si los agujeros negros pueden evaporarse—, ¿qué sucede con la información almacenada en ellos? Esto parece ser un problema, ya que la unitariedad de la mecánica cuántica no permite la destrucción de la información . ¿Acaso la radiación cesa en algún punto para los restos de agujeros negros?
• Cortafuegos : ¿Existen cortafuegos alrededor de los agujeros negros? ^{[ 24 ]}
• Problema del pársec final : 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 . ^{[ 25 ]} Sin embargo, la teoría predice que cuando los agujeros negros supermasivos alcanzan una separación de aproximadamente un pársec, pueden tardar miles de millones de años en orbitar lo suficientemente cerca como para fusionarse, un tiempo mayor que la edad del universo. ^{[ 26 ]}
• ¿Cuáles son los canales de formación astrofísica que subyacen a las fusiones de agujeros negros binarios observadas a través de ondas gravitacionales ?
• Singularidad desnuda : ¿Es correcta la hipótesis de la censura cósmica ? ¿Puede existir una singularidad desnuda?

• Principio cosmológico :
  • ¿Es el universo homogéneo e isotrópico a escalas suficientemente grandes, como afirma el principio cosmológico y asumen todos los modelos que utilizan la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) , incluida la versión actual del modelo ΛCDM , o es el universo inhomogéneo o anisotrópico ? ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}
  • ¿El dipolo del CMB es puramente cinemático, o señala la anisotropía del universo, lo que resulta en la ruptura de la métrica FLRW y el principio cosmológico? ^{[ 27 ]}
  • ¿La tensión de Hubble es evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^{[ 27 ]}
  • Si el principio cosmológico es correcto, ¿es la métrica FLRW la métrica correcta que describe el universo? ^{[ 30 ] [ 27 ]}
  • ¿Se interpretan correctamente las observaciones como una expansión acelerada del universo , o son, por el contrario, evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^{[ 31 ] [ 32 ]}
  • Principio copernicano : ¿Son representativas las observaciones cosmológicas realizadas desde la Tierra de las observaciones realizadas desde otras posiciones en el universo?
• Materia oscura :
  • ¿Cuál es la identidad y composición de la materia oscura? ^{[ 33 ]}
  • ¿Es la materia oscura una partícula ? Si es así, ¿es una WIMP , un axión , la supercompañera más ligera (LSP) o algo más?
  • ¿Los fenómenos atribuidos a la materia oscura apuntan a una extensión de la gravedad en lugar de a algún otro tipo de materia?
• energía oscura :
  • ¿Qué causa la expansión acelerada observada del universo (la fase de De Sitter )?
  • ¿Se interpretan correctamente las observaciones que muestran la expansión acelerada del universo , o son evidencia de que el principio cosmológico es falso? ^{[ 31 ] [ 32 ]}
  • ¿Por qué la densidad energética del componente de energía oscura es del mismo orden de magnitud que la densidad de la materia en la actualidad, cuando ambas evolucionan de forma muy diferente con el tiempo? ¿Podría ser esta observación una mera coincidencia temporal ?
  • ¿Es la energía oscura una constante cosmológica pura o son aplicables modelos de quintaesencia como la energía fantasma ?
  • ¿Los primeros modelos de energía oscura resuelven la tensión de Hubble ? ^{[ 27 ] [ 34 ]}
• Asimetría bariónica : ¿Por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo observable ?
• Problema de la constante cosmológica :
  • ¿Por qué la energía de punto cero del vacío no produce una constante cosmológica grande ? ^{[ 35 ] [ 36 ]}
• Tamaño y forma del universo :
  • El diámetro del universo observable es de aproximadamente 93 mil millones de años luz; ¿cuál es el tamaño del universo entero? ¿Es infinito?
  • ¿Qué es la 3- variedad del espacio comóvil , es decir, de una sección espacial comóvil del universo, denominada informalmente la "forma" del universo?
    • Actualmente se desconocen tanto la curvatura como la topología, aunque se sabe que la curvatura es cercana a cero en escalas observables. La hipótesis de la inflación cósmica sugiere que la forma del universo podría ser inmensurable. Desde 2003, Jean-Pierre Luminet y otros grupos han sugerido que la forma del universo podría ser el espacio dodecaédrico de Poincaré . ¿Es la forma inmensurable, el espacio de Poincaré u otra variedad tridimensional?
• Inflación cósmica :
  • ¿Es correcta la teoría de la inflación cósmica en el universo primitivo? De ser así, ¿cuáles son los detalles de esta época?
  • ¿Cuál es el hipotético campo escalar inflatón que dio origen a esta inflación cósmica?
  • Si la inflación ocurrió en un solo punto, ¿se autosostenía mediante la inflación de fluctuaciones cuántico-mecánicas y, por lo tanto, continuaba en algún lugar extremadamente distante? ^{[ 37 ]}
• Problema del horizonte :
  • ¿Por qué el universo distante es tan homogéneo cuando la teoría del Big Bang parece predecir anisotropías medibles del cielo nocturno mayores que las observadas?
    • La inflación cosmológica se acepta generalmente como la solución, pero ¿son más apropiadas otras posibles explicaciones, como una velocidad de la luz variable ? ^{[ 33 ]}
• Tensión de Hubble : Si ΛCDM es correcto, ¿por qué las mediciones de la constante de Hubble no convergen? ^{[ 38 ]}
• Eje del mal : Algunas grandes formaciones del cielo de microondas, a distancias superiores a 13 mil millones de años luz, parecen estar alineadas con el movimiento y 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 existe algo en lugar 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?
  • ¿ El universo se dirige hacia una Gran Congelación , un Gran Desgarro , un Gran Colapso o un Gran Rebote , o forma parte de un modelo cíclico que se repite infinitamente ?
• Multiverso :
  • ¿Existe un multiverso y es relevante este concepto? ¿Son estas ideas científicamente comprobables o permanecerán para siempre en el ámbito de la pseudociencia ? ¿Pueden interpretarse estas cuestiones metafísicas en los campos de la cosmología, la astronomía, la física o cualquier otra disciplina científica ?
  • ¿ Son necesarios los enfoques metafísicos, como el principio antrópico, para explicar cuestiones sin resolver, como el problema de la constante cosmológica ?

• ¿Existe otra forma de vida en el Universo ? Especialmente:
  • ¿Existe otra forma de vida inteligente?
  • ¿Existe potencialmente una cantidad infinita de géneros extraterrestres en nuestro universo? De ser así, ¿cuál es la explicación de la paradoja de Fermi ? ^{[ 39 ] [ 40 ]}
• Naturaleza de la señal Wow !:
  • ¿Fue este singular suceso resultado de algún fenómeno extraterrestre? De ser así, ¿cuál fue su origen? ^{[ 41 ]}

• Listas de problemas sin resolver
• Lista de problemas sin resolver en física