天文学における未解決問題のリスト

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の場合があります。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、提案された理論をテストまたは調査できないことから生じます。その他の問題には、原因が不明で繰り返されていない特異な事象や出来事が含まれます。

• 軌道を回る天体と回転:
  • 海王星の向こうに準惑星以外の惑星はありますか？
  • なぜ極端に遠い太陽系外縁天体は細長い軌道を描いているのか？^[1]
  • 土星の自転速度：
    • 土星の磁気圏が土星の雲の回転速度に近い速度で回転するのはなぜですか?
    • 土星の深部の回転速度はどれくらいですか？^[2]
• 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？
    • これらの山々は、高温で高速回転する若いイアペトゥスの残骸なのでしょうか?
    • 山々は、長い時間をかけて表面に集まった物質（土星の環かその環のいずれか）の結果でしょうか？^{[3] [4] [5]}

• 太陽系のような惑星系はどのくらい一般的ですか？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回るスーパーアースやホットジュピターが含まれています。木星のような軌道を回る木星のような惑星を持つ系はまれであるようです。木星のような軌道がまれである理由については、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]

• 太陽周期:
  • 太陽はどのようにして周期的に反転する大規模な磁場を生成するのでしょうか?
  • 他の太陽のような恒星はどのようにして磁場を生成するのでしょうか？また恒星の活動周期と太陽の活動周期の類似点と相違点は何でしょうか？^[7]
  • マウンダー極小期やその他の極小期の原因は何だったのでしょうか。また、太陽活動周期はどのようにして極小期から回復するのでしょうか。
• コロナ加熱問題:
  • なぜ太陽のコロナは太陽の表面よりもはるかに熱いのでしょうか?
  • 磁気再結合効果が標準モデルで予測されるよりも桁違いに速いのはなぜですか?
• 宇宙天気予報:
  • 太陽はどのようにして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し、地磁気嵐を引き起こすのでしょうか？太陽と地磁気のスーパーストームをどうやって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係なく、恒星の質量の同じ分布、つまり初期質量関数を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続くこれらの一時的な電波パルスの原因は何でしょうか？なぜ一部のFRBは予測できない間隔で繰り返されるのに対し、他の多くのFRBは繰り返されないのでしょうか？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プロセス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しょうか?

• 銀河の回転問題:銀河の中心の周りを回転する星の観測速度と理論速度の差は、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の関係(AMR)があるのでしょうか?天の川銀河の局所的な(主に薄い)ディスクでは、強いAMRの証拠は見当たりません。^[12] 229個の近くの「厚い」ディスク星のサンプルを使用して、銀河系の厚いディスクにおける年齢と金属量の関係の存在を調査し、厚いディスクに年齢と金属量の関係が存在することを示しました。^{[13] [14]}星震学による恒星の年齢は、銀河系ディスクに強い年齢と金属量の関係がないことを裏付けています。^[15]
• 超高輝度 X 線源(ULX):活動銀河核とは関係ないが、中性子星または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すか? これらは中質量ブラックホールによるものですか? 一部の ULX は周期的であり、中性子星からの非等方放射を示唆しています。 これはすべての ULX に当てはまりますか? このようなシステムはどのように形成され、安定したままなのでしょうか?
• 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：銀河系外からの非常にエネルギーの高いガンマ線の減衰不足。^{[17] [18] [19]}

• 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りますか? もしあるなら、その内部構造をどのように調べればよいでしょうか?
• 超大質量ブラックホール:
  • 超大質量ブラックホールの質量と銀河の速度分散の間のM-シグマ関係の起源は何ですか？^[20]
• 高赤方偏移 クエーサーの形成:
  • 最も遠いクエーサーは、宇宙の歴史の非常に初期に（赤方偏移が 6 ～ 7 以上）、どのようにして超大質量ブラックホールを太陽の 10 ^{10 倍の}質量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できるなら、そこに保存されている情報はどうなるのでしょうか?量子力学の単一性により情報の破壊は許されないため、これは問題になるようです。ブラックホール残骸の放射はある時点で止まるのでしょうか?
• 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で、この中間範囲にあるペアと思われるものがPKS 1302-102で観測されている。^[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、合体できるほど接近して周回するには数十億年かかると予測されており、これは宇宙の年齢よりも大きい。^[24]
• 裸の特異点:宇宙検閲仮説は正しいか?裸の特異点は存在するのか?

• 宇宙原理：
  • 宇宙論的原理が主張し、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で想定されているように、宇宙は十分に大きなスケールで均質かつ等方性であるのか、それとも宇宙は不均質または異方性であるのか？^{[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計量と宇宙論的原理の崩壊をもたらすのか？^[25]
  • ハッブル張力は宇宙論的原理が間違っていることの証拠か？ ^[25]
  • 宇宙論的原理が正しいとすれば、FLRW測定基準は宇宙を記述する正しい測定基準なのでしょうか？^{[28] [25]}
  • 宇宙の加速膨張として解釈される観測結果は正しく解釈されているのか、それとも宇宙論的原理が誤りであることを示す証拠なのか？^{[29] [30]}
  • コペルニクスの原理: 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のでしょうか?
• 暗黒物質:
  • 暗黒物質の正体と構成は何ですか？^[31]
  • 暗黒物質は粒子ですか? もしそうなら、それはWIMP、アクシオン、最軽量スーパーパートナー(LSP)、それとも何か他のものでしょうか?
  • 暗黒物質に起因する現象は、他の種類の物質ではなく、重力の拡張を示しているのでしょうか?
• 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、それとも宇宙論的原理が誤りであることを示す証拠なのか？^{[29] [30]}
  • 両者は時間の経過とともにまったく異なる進化を遂げているにもかかわらず、なぜ現時点では暗黒エネルギー成分のエネルギー密度が物質の密度と同じ大きさなのでしょうか? この観察結果はタイミングの偶然なのでしょうか?
  • 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方がはるかに多いのでしょうか?
• 宇宙定数の問題:
  • なぜ真空のゼロ点エネルギーは大きな宇宙定数を引き起こさないのか？^{[33] [34]}
• 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?
    • 曲率も位相も現在不明ですが、曲率は観測可能なスケールでゼロに「近い」ことがわかっています。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 年以来、Jean-Pierre Luminetらと他のグループは、宇宙の形状がポアンカレ十二面体空間である可能性を示唆しています。形状は測定不可能ですか、ポアンカレ空間ですか、それとも別の 3 次元多様体ですか?
• 宇宙インフレーション：
  • 宇宙初期における宇宙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すか?
  • 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しょうか?
  • 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]
• 地平線の問題:
  • 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、光の速度が変化するなどの他の説明の方が適切でしょうか？^[31]
• 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は収束しないのか？^[36]
• 悪の枢軸: 130 億光年以上の距離にあるマイクロ波の空のいくつかの大きな特徴は、太陽系の運動と方向の両方と一致しているように見えます。これは、処理における体系的なエラー、局所的な影響による結果の汚染、またはコペルニクスの原理の説明されていない違反によるものでしょうか。
• 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:
  • 何かが存在するための条件はどのようにして生じたのでしょうか?
  • 宇宙全体には、潜在的に無限の未知の天文現象が存在するのでしょうか?
  • 宇宙はビッグフリーズ、ビッグリップ、ビッグクランチ、ビッグバウンスに向かっているのでしょうか、それとも無限に繰り返される周期モデルの一部なのでしょうか?
• マルチバース:
  • 多元宇宙は存在するのか、そしてそのような概念は関連性があるのだろうか？そのような考えは科学的に検証可能なのか、それとも永遠に疑似科学の領域にとどまるのだろうか？そのような形而上学的な疑問は、宇宙論、天文学、物理学、またはその他の科学分野の分野で解釈できるのだろうか？
  • 宇宙定数問題のような未解決の問題を説明するには、人類原理のような形而上学的アプローチは必要でしょうか?

• 宇宙には他の生命が存在するのでしょうか? 特に:
  • 他にも知的生命体は存在するのでしょうか？
  • 宇宙には潜在的に無限の地球外生命体が存在するのでしょうか？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の結果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]

• 未解決の問題のリスト
• 物理学における未解決問題のリスト