2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——恆星系統(tǒng)的構(gòu)成之謎考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪項(xiàng)不是恒星形成的初始階段的關(guān)鍵特征？A.分子云中的引力坍縮B.原恒星核心溫度和壓力的持續(xù)升高C.恒星到達(dá)主序階段，開始進(jìn)行核聚變D.原行星盤的形成和物質(zhì)吸積2.疏散星團(tuán)與球狀星團(tuán)最根本的區(qū)別在于：A.成員星的數(shù)量多少B.星團(tuán)的整體亮度C.星團(tuán)中心密度的大小D.星團(tuán)中成員星的年齡分布范圍3.根據(jù)赫羅圖（H-RDiagram），位于主序帶上的恒星主要進(jìn)行哪種核聚變反應(yīng)？A.氦聚變B.碳氧聚變C.氫聚變D.鈾聚變4.恒星演化為紅巨星的主要原因是：A.星周物質(zhì)拋射B.核燃料耗盡，核心收縮，外層膨脹C.吸收了周圍星際物質(zhì)D.進(jìn)入星團(tuán)并受到成員星的影響5.天文學(xué)家通過測(cè)量恒星的光譜線紅移或藍(lán)移，主要目的是：A.確定恒星的顏色B.測(cè)量恒星的表面溫度C.推斷恒星的化學(xué)成分D.測(cè)量恒星的視向速度（即朝向或遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)速度）6.銀河系核球的主要成分是：A.疏散星團(tuán)和年輕恒星B.球狀星團(tuán)和古老恒星C.旋臂和星際氣體D.暗物質(zhì)和彌漫的星際塵埃7.目前普遍認(rèn)為，宇宙中暗物質(zhì)的主要證據(jù)來源于：A.對(duì)遙遠(yuǎn)超新星的光譜觀測(cè)B.星系旋轉(zhuǎn)曲線異常C.宇宙微波背景輻射的溫度起伏D.對(duì)系外行星大氣成分的分析8.TTauri星與主序早期恒星的主要區(qū)別在于：A.質(zhì)量大小B.是否仍在持續(xù)吸積物質(zhì)C.核反應(yīng)速率D.光度亮度9.所謂的“銀心”通常指的是銀河系中心的哪個(gè)區(qū)域？A.旋臂密集區(qū)域B.核球和銀暈交界處C.存在超大質(zhì)量黑洞人馬座A*的位置D.星際塵埃最密集的區(qū)域10.恒星演化過程中，成為白矮星的天體通常其初始質(zhì)量范圍約為：A.小于0.8倍太陽質(zhì)量B.0.8-8倍太陽質(zhì)量C.8-25倍太陽質(zhì)量D.大于25倍太陽質(zhì)量二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.恒星內(nèi)部的能量主要來源于__________過程，這個(gè)過程將氫聚變成氦，并釋放巨大能量。2.球狀星團(tuán)通常分布在銀河系的__________和__________中，成員星通常非常古老。3.觀測(cè)到星系（如銀河系）的旋轉(zhuǎn)曲線異常，表明在星系外圍存在大量看不見的物質(zhì)，這種物質(zhì)被稱為__________。4.當(dāng)恒星核心的氫燃料耗盡后，核心會(huì)收縮升溫，導(dǎo)致外層急劇膨脹和冷卻，使其變成__________星。5.通過分析恒星的光譜，可以確定恒星的__________（化學(xué)成分）、__________（溫度）和__________（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）等物理性質(zhì)。6.恒星的__________是其生命周期中最重要的階段之一，決定了其最終命運(yùn)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分。）1.簡(jiǎn)述恒星形成過程中，一個(gè)分子云如何通過引力坍縮形成原恒星。2.簡(jiǎn)要說明什么是H-R圖，并指出圖中主序帶區(qū)域的恒星主要處于什么樣的生命階段。3.解釋什么是“暗物質(zhì)”，并列舉至少一種支持暗物質(zhì)存在的觀測(cè)證據(jù)。四、計(jì)算題（每題6分，共12分。）1.已知某恒星的光度（L）為其同距離的太陽光度的10倍，距離（d）為太陽到地球距離的100倍。請(qǐng)計(jì)算該恒星的絕對(duì)星等（M）與太陽的絕對(duì)星等（約4.83）相比是高還是低？說明理由并計(jì)算數(shù)值（可使用公式M=M_sun-5*log(d_sun/d_object)+5*log(L_object/L_sun)的簡(jiǎn)化形式，其中d_sun為1光年，L_object/L_sun=10）。2.假設(shè)觀測(cè)到一顆恒星的光譜線紅移量（Δλ/λ）為0.01。請(qǐng)大致估算這顆恒星相對(duì)于我們的視向退行速度（v_r）是多少公里/秒？（可以使用v_r≈c*Δλ/λ的近似公式，其中c為光速，約3×10^5公里/秒）。五、論述題（共13分。）當(dāng)前天文學(xué)研究面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是如何揭示恒星和行星系統(tǒng)的真實(shí)構(gòu)成，以及理解它們的形成與演化機(jī)制。請(qǐng)結(jié)合你所學(xué)知識(shí)，選擇恒星系統(tǒng)構(gòu)成中的一個(gè)具體“謎團(tuán)”（例如：暗物質(zhì)暈的形成與作用、超大質(zhì)量黑洞與星系演化的關(guān)系、低質(zhì)量恒星的形成效率、系外行星系統(tǒng)的多樣性起源等），闡述這個(gè)謎團(tuán)的具體內(nèi)容，并說明科學(xué)家們目前主要采用哪些觀測(cè)手段或理論模型來嘗試解答這個(gè)謎團(tuán)。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.D6.B7.B8.B9.C10.B二、填空題1.核聚變2.銀暈銀盤3.暗物質(zhì)4.紅巨5.化學(xué)成分溫度運(yùn)動(dòng)6.核心演化三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：描述引力坍縮過程。分子云內(nèi)部出現(xiàn)局部密度不均，在自身引力作用下開始坍縮。坍縮過程中，物質(zhì)越來越密集，溫度升高。當(dāng)核心區(qū)域溫度和壓力足夠高時(shí)，觸發(fā)核聚變，產(chǎn)生向外輻射的巨大壓力，阻止進(jìn)一步坍縮，最終形成原恒星。2.解析思路：解釋H-R圖定義和主序帶。H-R圖是表示恒星亮度（或光度）與其光譜色（或表面溫度）之間關(guān)系的一種圖表。圖中橫軸通常表示溫度（從左到右升高），縱軸表示光度（從下到上增加）。主序帶是圖中最寬、最密集的區(qū)域，大部分恒星位于此區(qū)域。位于主序帶的恒星處于其一生中最長(zhǎng)、最穩(wěn)定的階段，通過核心的氫核聚變產(chǎn)生能量。3.解析思路：定義暗物質(zhì)并舉例。暗物質(zhì)是指不與電磁力發(fā)生作用（或作用極弱），因此不發(fā)光、不吸收光、不反射光，難以直接觀測(cè)到，但能通過其引力效應(yīng)被間接探測(cè)到的物質(zhì)。支持暗物質(zhì)存在的證據(jù)很多，例如：星系旋轉(zhuǎn)曲線異常（星系外圍恒星的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)超僅由可見物質(zhì)產(chǎn)生的引力所能束縛的速度）；星系團(tuán)中引力透鏡效應(yīng)的觀測(cè)結(jié)果；宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成模擬等。選擇其中一種即可。四、計(jì)算題1.解析思路：計(jì)算絕對(duì)星等。根據(jù)題意，L_object/L_sun=10，d_object/d_sun=100。代入簡(jiǎn)化公式M=M_sun-5*log(d_object/d_sun)+5*log(L_object/L_sun)。得到M=4.83-5*log(100)+5*log(10)。計(jì)算log(100)=2,log(10)=1。所以M=4.83-5*2+5*1=4.83-10+5=-0.17。絕對(duì)星等M=-0.17，比太陽的絕對(duì)星等4.83要低。理由是該恒星的絕對(duì)亮度（光度）比太陽高，且距離比太陽到地球遠(yuǎn)得多。2.解析思路：計(jì)算視向速度。使用公式v_r≈c*Δλ/λ。已知Δλ/λ=0.01，c≈3×10^5km/s。計(jì)算v_r≈3×10^5km/s*0.01=3000km/s。該恒星的視向退行速度大約是3000公里/秒。五、論述題解析思路：選擇一個(gè)“謎團(tuán)”，如“暗物質(zhì)暈的形成與作用”。首先明確該謎團(tuán)內(nèi)容：星系（包括銀河系）的質(zhì)量分布遠(yuǎn)超可見物質(zhì)（恒星、氣體、塵埃）的總和，需要在星系外圍存在一個(gè)巨大的、看不見的暗物質(zhì)暈來提供額外的引力。這個(gè)暗物質(zhì)暈如何形成（是伴隨星系形成一同產(chǎn)生，還是后期通過吸積等方式形成）以及它在星系形成、演化和動(dòng)力學(xué)中具體扮演了什么角色（例如，它的引力如何影響了星系原初結(jié)構(gòu)的形成、星系旋轉(zhuǎn)曲線、星系間的相互作用和合并等）是當(dāng)前研究的關(guān)鍵。然后說明研究方法：觀測(cè)手段包括使用引力透鏡效應(yīng)（觀測(cè)光線繞過大