2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——星系碰撞對宇宙結(jié)構(gòu)的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的首字母填入括號內(nèi)。每小題2分，共20分）1.在星系碰撞過程中，主要由哪種相互作用力決定了星系之間的引力連接和結(jié)構(gòu)變形？A.磁力B.電磁力C.強(qiáng)核力D.引力2.當(dāng)兩個星系主要發(fā)生質(zhì)量交換而非直接穿過時，這種碰撞類型通常被稱為？A.直接碰撞B.滑過式碰撞C.并合碰撞D.引力相互作用3.潮汐力在星系碰撞中扮演的關(guān)鍵角色是？A.將氣體直接吹散到星系際空間B.導(dǎo)致星系中心區(qū)域物質(zhì)密度急劇增加C.拉扯星系物質(zhì)，形成引力橋和尾流D.主要影響星系核的活動水平4.旋渦星系在經(jīng)歷顯著碰撞后，最有可能演變成哪種類型的星系？A.不規(guī)則星系B.透鏡狀星系C.橢圓星系D.矮星系5.星系碰撞過程中，恒星之間直接碰撞的概率通常被認(rèn)為是？A.非常高B.相對較高C.非常低D.中等6.碰撞過程中，星系核（或活動星系核，AGN）的活動通常如何被激發(fā)？A.星系中心恒星的爆發(fā)B.星系際氣體的突然冷卻C.引力能轉(zhuǎn)化為輻射能D.中心超大質(zhì)量黑洞被碰撞物質(zhì)猛烈沖擊7.星系碰撞對于宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成主要貢獻(xiàn)于？A.促使暗物質(zhì)暈發(fā)生顯著形變B.加速了宇宙整體的膨脹速率C.催生了大量低金屬豐度的星系D.提供了形成星系團(tuán)和星系群的主要機(jī)制8.碰撞后星系中恒星流的形成主要是由于？A.恒星形成率急劇下降導(dǎo)致的恒星堆積B.恒星在非彈性碰撞中丟失角動量而被拋出C.氣體云在引力作用下坍縮形成D.星系中心超大質(zhì)量黑洞的噴流作用9.哈勃序列中，代表經(jīng)歷碰撞并合后形成的橢圓星系的是？A.Sa型B.Sb型C.Sbc型D.E型10.評估星系碰撞對星系結(jié)構(gòu)影響時，數(shù)值模擬的主要優(yōu)勢在于？A.可以直接觀測到碰撞的每一個細(xì)節(jié)B.能夠考慮極端條件下的物理過程C.無需考慮暗物質(zhì)的存在D.結(jié)果完全等同于實(shí)際觀測結(jié)果二、填空題（請將答案填入橫線上。每空2分，共20分）1.星系碰撞過程中，由于角動量守恒，物質(zhì)通常會被甩向星系__________區(qū)域，導(dǎo)致星系盤的破壞和變形。2.引力橋是連接兩個正在碰撞星系之間的__________結(jié)構(gòu)，主要由__________部分的物質(zhì)構(gòu)成。3.恒星和氣體在星系碰撞中的行為差異巨大，主要是因?yàn)樗鼈兊腳_________不同，導(dǎo)致氣體更容易被引力束縛和混合。4.星系碰撞能夠顯著改變星系的__________豐度分布，尤其是在碰撞后形成的__________區(qū)域。5.除了星系形態(tài)的改變，碰撞還會通過觸發(fā)__________爆發(fā)和改變__________暈的性質(zhì)，對宿主星系的演化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。三、簡答題（請簡潔明了地回答下列問題。每題5分，共20分）1.簡述星系碰撞中引力橋的形成機(jī)制及其意義。2.解釋星系碰撞如何能夠觸發(fā)或增強(qiáng)星系核的活動（AGN）。3.描述星系碰撞對星系恒星形成率可能產(chǎn)生的兩種不同影響。4.為什么說星系碰撞是理解星系團(tuán)形成和演化的重要窗口？四、論述題（請結(jié)合所學(xué)知識，系統(tǒng)、深入地回答下列問題。共20分）討論星系碰撞對星系結(jié)構(gòu)和演化的多方面影響，包括但不限于形態(tài)、動力學(xué)、恒星形成、化學(xué)成分以及星系核活動等方面，并舉例說明觀測證據(jù)如何支持這些影響。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.C6.D7.D8.B9.D10.B二、填空題1.外側(cè)/邊緣2.連接/橋接/連通/束縛/束縛帶；暈/外圍/外暈3.質(zhì)量密度/密度/質(zhì)量/密度分布4.化學(xué)元素/元素；核球/中心/內(nèi)核5.超新星/恒星/恒星形成；引力/暗物質(zhì)三、簡答題1.解析思路：引力橋的形成源于碰撞星系之間的引力不穩(wěn)定性。當(dāng)兩個星系靠近時，它們的引力場相互作用，在兩者之間產(chǎn)生引力勢阱。由于星系外圍（特別是暈）的物質(zhì)密度相對較高，且這部分物質(zhì)受到的相互引力作用更強(qiáng)，更容易被拉扯形成連接兩星系的細(xì)長結(jié)構(gòu)，即引力橋。引力橋不僅是物質(zhì)（主要是氣體）的連接通道，也反映了碰撞過程中復(fù)雜的引力相互作用。2.解析思路：星系碰撞通過多種方式激發(fā)AGN。首先，碰撞過程中的劇烈引力相互作用和物質(zhì)劇烈運(yùn)動（如形成恒星流、氣體環(huán)）將大量物質(zhì)輸入到星系中心區(qū)域，特別是圍繞超大質(zhì)量黑洞的吸積盤。其次，碰撞過程中的巨大能量輸入和星系結(jié)構(gòu)的劇烈擾動可能直接加熱或沖擊中心黑洞。最后，碰撞激發(fā)的星系核活動與星系盤、暈的物質(zhì)流動和反饋過程密切相關(guān)，改變黑洞的吸積和噴流狀態(tài)。3.解析思路：碰撞對恒星形成率的影響是復(fù)雜的。一方面，碰撞產(chǎn)生的巨大能量和混亂的氣體分布可以壓縮氣體云，克服引力束縛，觸發(fā)氣體云的快速坍縮，導(dǎo)致恒星形成率在局部區(qū)域（如碰撞前沿）激增。另一方面，碰撞也可能導(dǎo)致氣體被加熱、膨脹或驅(qū)散，降低氣體密度，抑制恒星形成。因此，碰撞后星系不同區(qū)域的恒星形成率可能呈現(xiàn)顯著差異，有的地方增加，有的地方減少。4.解析思路：星系碰撞是理解星系團(tuán)形成的關(guān)鍵。星系團(tuán)是由大量星系組成的宇宙最大尺度結(jié)構(gòu)，其形成涉及星系間的引力相互作用和合并。星系碰撞和并合是星系團(tuán)中星系合并的主要過程，通過這些過程，星系損失角動量并逐漸向團(tuán)心聚集，導(dǎo)致星團(tuán)質(zhì)量增加、密度升高。觀測上，星團(tuán)中常發(fā)現(xiàn)處于碰撞或并合狀態(tài)的星系對或星系群，其形態(tài)異常（如橢圓化、擾動），以及星系際介質(zhì)（如熱氣體）的溫度、密度和金屬豐度等，都為星系團(tuán)的形成和演化提供了重要的觀測證據(jù)。四、論述題解析思路：該題要求全面討論碰撞的影響，需涵蓋多個方面。*形態(tài)：重點(diǎn)談碰撞如何破壞原有旋渦結(jié)構(gòu)，觸發(fā)棒狀結(jié)構(gòu)形成，導(dǎo)致星系變?yōu)闄E圓或透鏡狀，以及產(chǎn)生恒星流、環(huán)狀結(jié)構(gòu)等。*動力學(xué)：討論角動量交換如何改變星系軌道，潮汐力如何導(dǎo)致物質(zhì)分布改變，形成引力橋、尾流，以及如何影響星系內(nèi)部恒星的速度分布（如形成速度彌散）。*恒星形成：結(jié)合氣體和恒星的密度差異，討論碰撞如何通過壓縮氣體觸發(fā)激增，或通過加熱、驅(qū)散氣體抑制形成，以及這對星系整體和局部恒星形成歷史的影響。*化學(xué)演化：談碰撞如何混合不同來源的氣體和恒星，改變星系的整體化學(xué)成分，特別是金屬豐度分布的變化，以及由此對超新星爆發(fā)和元素豐度累積的影響。*星系核活動：闡述碰撞如何通過向中心注入物質(zhì)和能量，激發(fā)或增強(qiáng)AGN的活動，以及AGN反饋對星系和星系團(tuán)演化的影響。*觀測證據(jù)：