2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——星系的分布與整合考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一種星系類型通常被認為是旋渦星系的主要“同伴”？A.橢圓星系B.不規(guī)則星系C.碳星云星系D.透鏡狀星系2.哈勃序列中，位于橢圓星系和旋渦星系之間的星系類型是？A.不規(guī)則星系B.S0星系（透鏡狀星系）C.中星系D.核旋星系3.宇宙大尺度結構中，通常被描述為低密度、空洞狀區(qū)域的物質分布特征是？A.星系團B.星系群C.空洞D.星系墻4.導致星系碰撞和合并的主要驅動力是？A.星系內部恒星動力學B.宇宙膨脹的減速C.星系團和超星系團形成的引力吸引D.星際介質的壓力5.觀測表明，致密星系團中的活動星系核（AGN）比低密度環(huán)境中的活動星系核更為普遍，這通常被解釋為？A.AGN在低密度環(huán)境中更容易形成B.星系合并活動在星系團中更為劇烈C.低密度環(huán)境中缺乏產(chǎn)生AGN的燃料D.觀測樣本在低密度區(qū)域存在系統(tǒng)性偏差6.暗物質暈的形成和增長被認為在星系形成過程的哪個階段起到了關鍵作用？A.星系盤的最終形成B.恒星形成開始之前C.星系合并事件期間D.星系核活動達到頂峰時7.根據(jù)觀測證據(jù)，星系核球的主要形成機制被認為是？A.星系盤的穩(wěn)定進動B.星系內部恒星的隨機運動逐漸耗散C.早期大量恒星的快速形成和死亡D.大尺度星系碰撞中引力塌縮形成8.以下哪項不是星系相互作用可能產(chǎn)生的顯著后果？A.觸發(fā)新的恒星形成爆發(fā)B.改變星系的整體形態(tài)（如形成棒狀結構）C.導致星系核心區(qū)域的恒星密度顯著降低D.改變星系中心超大質量黑洞的活動狀態(tài)9.當一個旋渦星系的氣體盤與另一個星系或星系核發(fā)生潮汐相互作用時，最有可能導致的結果是？A.星系快速解體為彌散的氣體云B.觸發(fā)該旋渦星系中心的超大質量黑洞活躍活動C.在星系中形成穩(wěn)定的環(huán)狀結構D.星系成員恒星軌道分布基本不受影響10.通過分析不同星系的紅移和視星等，繪制顏色-星等圖（如BCG圖），可以用來推斷？A.星系的真實距離B.星系內部恒星的年齡和金屬豐度C.星系形成的時間D.星系團的空間密度分布二、填空題（每空1分，共15分）1.根據(jù)哈勃分類法，旋渦星系通常用字母________表示，而橢圓星系則用數(shù)字________表示。2.星系團是宇宙大尺度結構的基本單元，它們通常由引力束縛在一起的大量________和________組成。3.星系形成的主流理論認為，星系首先在由________暈主導的引力勢阱中形成，然后通過________和________的過程逐漸積累可見物質。4.星系碰撞和合并是改變星系________和________的主要機制，尤其對于星系核的活動具有重要影響。5.潮汐力是指由________產(chǎn)生的、隨距離變化的不均勻引力，它可以在星系相互作用中剝離氣體和恒星。6.宇宙網(wǎng)結構描述了宇宙中物質在空間上的大尺度分布，主要包括________、空洞和星系墻等成分。7.多波段觀測（如結合________和________波段的圖像）對于理解星系的整體性質（如暗物質含量、恒星形成活動）至關重要。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.星系團2.暗物質暈3.星系碰撞4.核球四、簡答題（每題5分，共10分）1.簡述哈勃分類法的基本思想和主要分類類型。2.解釋星系合并如何能夠觸發(fā)或增強星系核中的活動（如形成活動星系核）。五、論述題（8分）探討觀測證據(jù)如何支持星系碰撞與合并是塑造星系（特別是旋渦星系和橢圓星系）形態(tài)和演化的關鍵過程。請結合具體的觀測現(xiàn)象進行說明。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.B6.B7.B8.C9.B10.B二、填空題1.S,E2.星系,恒星3.暗物質,氣體冷卻,星系合并4.形態(tài),演化5.星系相互作用6.纖維狀結構7.光學,射電三、名詞解釋1.星系團：指由引力束縛在一起的大量星系（包括橢圓星系、旋渦星系和不規(guī)則星系）以及星系團內星系團（galaxieswithingalaxyclusters）、星系團內星系（galaxiesinsidethecluster）和大量暗物質組成的宇宙大尺度結構單元。它們通常呈現(xiàn)團狀、殼狀或絲狀分布。2.暗物質暈：指包圍著星系（包括星系團）的、不與電磁相互作用、因此難以直接觀測到的非重子物質組成的巨大引力勢阱。暗物質暈的質量通常遠超其可見組分（恒星、氣體、塵埃），是星系形成和演化的關鍵組成部分，其引力作用主導了星系的早期形成和穩(wěn)定。3.星系碰撞：指兩個或多個星系在空間中相互靠近，并在引力作用下發(fā)生直接接觸或近距離經(jīng)過的現(xiàn)象。碰撞過程可能導致星系形態(tài)發(fā)生劇烈改變、觸發(fā)大規(guī)模恒星形成爆發(fā)、改變星系動力學性質，并可能最終導致星系的合并。4.核球：指位于星系核心區(qū)域的、由密集恒星組成的、通常呈近球狀或橢球狀的結構。核球通常包含較老、較紅的恒星，其形成可能與星系早期快速形成的恒星群體有關，或者是通過后續(xù)的星系碰撞和合并事件中引力塌縮和恒星聚集形成的。四、簡答題1.簡述哈勃分類法的基本思想和主要分類類型。哈勃分類法的基本思想是依據(jù)星系的光度分布、旋臂特征（對旋渦星系）和核球特征（對橢圓星系）等光學形態(tài)，將星系進行分類。其主要分類類型分為兩大主序列：橢圓星系（E星系）和旋渦星系（S星系）。橢圓星系根據(jù)其長軸與短軸的比率（橢圓率）分為E0到E7共8個類型，E0表示圓形，E7表示高度扁平。旋渦星系根據(jù)核球的大小、旋臂的開放程度和盤面的塵埃含量分為正常旋渦（S0，透鏡狀）、棒旋渦（SB，帶有棒狀結構）和普通旋渦（S，旋臂開放，無棒狀結構）。此外，還有一些介于兩者之間或不符合標準形態(tài)的星系，如不規(guī)則星系（Irregular，用IR表示）和中介星系（Intermediate，用I或Sa-Sd,SBa-Sd表示，介于E和S之間，或描述旋渦結構細節(jié)）。2.解釋星系合并如何能夠觸發(fā)或增強星系核中的活動（如形成活動星系核）。星系合并過程中，巨大的引力相互作用和能量釋放能夠顯著影響星系核區(qū)域。首先，合并過程中的引力擾動能將大量氣體和塵埃從星系盤和核球中拋入星系核的中心區(qū)域，形成密度極高的氣態(tài)盤或吸積流。其次，合并過程本身會劇烈擾動星系核中心超大質量黑洞（SMBH）周圍的吸積盤，增加氣體流入率。這兩方面因素都可能導致向心加速度急劇增大，加速氣體下落并加熱，增加吸積盤的密度和溫度。高溫高密度的吸積盤是產(chǎn)生強烈電磁輻射（從射電、紅外到X射線）的關鍵區(qū)域，從而使得星系核進入活動狀態(tài)，形成活動星系核（AGN）或類星體（Quasar）。此外，合并過程中產(chǎn)生的潮汐力、恒星碰撞率增加以及恒星動力學變化也可能對黑洞活動產(chǎn)生催化作用。五、論述題探討觀測證據(jù)如何支持星系碰撞與合并是塑造星系（特別是旋渦星系和橢圓星系）形態(tài)和演化的關鍵過程。請結合具體的觀測現(xiàn)象進行說明。觀測證據(jù)廣泛支持星系碰撞與合并對星系形態(tài)和演化的關鍵作用。首先，觀測顯示大量星系，特別是橢圓星系，普遍展現(xiàn)出核球形態(tài)和隨機化恒星運動，這與模擬預測的通過多次碰撞合并形成的核球和由引力松弛導致的隨機運動相吻合。其次，許多橢圓星系和旋渦星系中存在“核棒”（bar）結構，觀測和模擬表明核棒的形成和演化與星系碰撞密切相關。再者，觀測表明星系碰撞和合并常常伴隨著顯著增強的恒星形成活動，形成所謂的“星暴星系”（StarburstGalaxies），表現(xiàn)為星系中心區(qū)域顏色變藍、紅外發(fā)射增強等。例如，著名的“風車星系”（WhirlpoolGalaxy）就是一個正在與伴星系碰撞的旋渦星系，清晰地顯示出碰撞效應導致的扭曲旋臂和增強的恒星形成。此外，觀測到的“致密星系團”通常充滿正在相互作用或已經(jīng)合并的星系，其中活動星系核（AGN）的比例遠高