天文学上の未解決問題
銀河の回転曲線問題: 銀河中心の周りを回転する恒星の回転速度が観測と理論で食い違うのは、暗黒物質によるものか、それとも他の何かなのか。
銀河円盤における年齢-金属量関係: 銀河円盤(薄い円盤と厚い円盤の両方)における普遍的な年齢-金属量関係(AMR)は存在するのか。銀河系の円盤の一部(主に薄い円盤)において強固なAMRが存在する証拠はみられないが、近傍の229の厚い円盤に属する恒星でAMRの有無を調べた結果、厚い円盤にはAMRが存在することが示唆されている。星震学から求めた恒星の年齢は、銀河系の円盤に強固なAMRがないことを裏付けている。
超大光度X線源 (ULX): 活動銀河核と関係ないのに、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か。中間質量ブラックホールによるものか。いくつかのULXは周期的で、中性子星からの非等方的な放射を想起させる。これはすべてのULXに当てはまるのか。このような系はどのように形成され、安定して存在できるのか。
銀河系中心方向のGeVガンマ線超過の起源は何か。
The infrared/TeV crisis: 理論的に予想される高エネルギーガンマ線の減衰を逆算すると、遠方のガンマ線源は近傍のガンマ線源に比べ高エネルギーガンマ線が強過ぎるのはなぜか。