2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——恒星形成的條件與機制研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.恒星形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是__________，其主要成分是氫和氦，并含有少量塵埃顆粒。2.決定星際云塊是否能夠引力坍縮的關(guān)鍵參數(shù)是__________，它取決于云塊的密度和溫度。3.恒星形成過程中，氣體壓力主要來自__________壓力和__________壓力。4.湍流運動能夠增大分子云的__________，從而降低Jeans質(zhì)量，促進恒星形成。5.當原恒星核心溫度和壓力足夠高時，氫核聚變開始發(fā)生，標志著__________階段的主要結(jié)束。6.TTauri星是處于主序前階段的年輕恒星，其重要特征之一是擁有__________。7.恒星形成過程中釋放的能量會以__________、__________和星風等形式反饋到周圍環(huán)境，影響后續(xù)恒星的形成。8.分子云中的__________區(qū)域，由于密度遠高于周圍環(huán)境，是引力坍縮的主要發(fā)生地。9.除了引力之外，星際云塊內(nèi)部的壓力梯度、磁場和__________等因素也會影響其穩(wěn)定性。10.現(xiàn)代恒星形成理論認為，恒星和行星系統(tǒng)是在一個旋轉(zhuǎn)的__________中形成的。二、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題號后括號內(nèi)）1.下列哪一項不是恒星開始引力坍縮的必要條件？（）A.星際云塊的密度超過臨界值B.星際云塊的總質(zhì)量足夠大C.星際云塊內(nèi)部存在足夠的磁場D.星際云塊的溫度足夠低2.以下哪種機制通常被認為可以觸發(fā)星際云塊的引力坍縮？（）A.云塊內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生的密度波動B.附近年輕恒星的風和輻射壓力C.超新星爆發(fā)的沖擊波掃過云塊D.星系核活動產(chǎn)生的長期引力擾動3.下列哪類天體被認為是正在經(jīng)歷氫核聚變的原恒星？（）A.Bok球B.HII區(qū)C.TTauri星D.行星狀星云4.導致原恒星與其吸積的氣體之間溫度差異的主要原因是？（）A.磁場加熱B.輻射壓強C.邊界層效應(yīng)D.湍流能量耗散5.恒星形成反饋機制中，哪種過程主要是通過高能輻射和紫外線電離、加熱周圍氣體？（）A.恒星風B.輻射壓C.熱反饋D.射流作用6.Jeans不穩(wěn)定性的核心思想是：（）A.高密度區(qū)域會因引力收縮而變得更密B.旋轉(zhuǎn)運動會阻止云塊坍縮C.當云塊質(zhì)量大于Jeans質(zhì)量時，引力超過壓力，云塊開始坍縮D.塵埃顆粒首先凝聚成原恒星7.原行星盤的主要成分是？（）A.冷、稠密的分子氣體B.熱的、稀疏的原子氣體C.塵埃和冰粒D.恒星風物質(zhì)8.以下哪種現(xiàn)象直接證明了恒星形成過程中存在強烈的反饋作用？（）A.分子云的觀測表明其內(nèi)部存在密度不均勻結(jié)構(gòu)B.許多年輕星團周圍缺乏可見的分子云C.TTauri星經(jīng)常顯示出明亮的星周盤D.原恒星的光譜顯示出強烈的氫線發(fā)射9.在恒星形成的早期階段，原恒星的主要能量來源是？（）A.核聚變反應(yīng)B.引力勢能釋放C.吸積周圍氣體的動能D.來自伴星或星際云的輻射10.與暗星云相比，HII區(qū)的顯著特征是？（）A.密度更高B.溫度更低C.主要由分子氣體組成D.被電離，發(fā)出可見光三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述恒星形成過程中引力坍縮與氣體壓力抗衡的物理機制。2.解釋什么是Jeans不穩(wěn)定，并說明Jeans長度和Jeans質(zhì)量的意義。3.恒星形成過程中的“反饋機制”有哪些主要類型？請簡要說明其作用。4.TTauri星與主序早期的恒星在光譜和物理性質(zhì)上有哪些主要區(qū)別？5.分子云是如何形成和演化的？它們最終如何可能演變成恒星？四、論述題（每題10分，共20分）1.試論述湍流運動對星際云塊引力坍縮和恒星形成效率的影響。2.結(jié)合觀測事實，論述恒星形成反饋機制如何調(diào)節(jié)星系或星云中的恒星形成速率。試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.星際介質(zhì)2.Jeans質(zhì)量（或Jeans長度相關(guān)的條件）3.熱力學（或氣體分子熱運動）、輻射4.密度（或湍流強度）5.主序前（或主序早期）6.噴流（或星周盤）7.輻射、星風8.核心區(qū)（或致密核心）9.旋轉(zhuǎn)（或角動量）10.原行星盤二、選擇題（每題2分，共20分）1.C2.C3.C4.C5.C6.C7.C8.B9.B10.D三、簡答題（每題5分，共25分）1.解析思路：首先說明引力坍縮的趨勢是云塊因自身引力收縮。然后指出氣體壓力（包括熱壓力和輻射壓力）是阻止坍縮的反作用力。最后說明恒星形成的過程就是引力試圖克服氣體壓力，導致云塊密度增加、溫度升高，直至引力占主導地位的過程。2.解析思路：首先解釋Jeans不穩(wěn)定是指當星際云塊的質(zhì)量大于某個臨界值（Jeans質(zhì)量）時，其內(nèi)部引力超過氣體壓力，導致云塊開始坍縮。Jeans長度是云塊內(nèi)部引力與壓力平衡的尺度，小于此尺度的區(qū)域更容易坍縮。Jeans質(zhì)量則是云塊能夠自發(fā)引力坍縮所需的最小質(zhì)量，與云塊密度和溫度有關(guān)。理解其核心是引力與壓力的競爭。3.解析思路：列舉主要的反饋類型，如熱反饋（高能輻射加熱氣體）、機械反饋（沖擊波驅(qū)散氣體）、化學反饋（改變氣體成分）等。對每種類型簡要說明其作用效果，即如何將能量和動量傳遞給環(huán)境，從而提高氣體溫度、降低密度或改變化學狀態(tài)，最終抑制或改變局部的恒星形成活動。4.解析思路：對比TTauri星和主序星，指出TTauri星尚未開始氫核聚變，因此光度主要由吸積和內(nèi)部熱量決定，光譜顯示強烈的Hα發(fā)射線（來自盤中的氫），通常有噴流活動，尚未形成穩(wěn)定的星周盤。主序星已開始核心氫聚變，光度穩(wěn)定，光譜表現(xiàn)為連續(xù)譜加上由表面溫度決定的光譜線，沒有Hα發(fā)射（或僅少量），通常沒有噴流和可見的星周盤。5.解析思路：描述分子云的形成（如由分子云復合體中的冷稠密區(qū)域形成），其演化過程（如受磁場、湍流、壓力梯度等影響，形成不均勻結(jié)構(gòu)），以及坍縮成恒星的最后階段。說明不是整個云都形成恒星，而是其中的致密核心在引力作用下坍縮并最終形成原恒星。四、論述題（每題10分，共20分）1.解析思路：*闡述Jeans質(zhì)量公式，指出湍流增大了云塊內(nèi)部的密度fluctuations。*說明更強的湍流使得云塊更容易在局部區(qū)域達到超過Jeans質(zhì)量的密度，從而觸發(fā)引力坍縮。*論述湍流能量耗散有助于形成足夠小的尺度結(jié)構(gòu)（小Jeans長度），增加引力坍縮的效率。*指出湍流強度可能影響恒星形成的初始質(zhì)量函數(shù)（IMF）。*總結(jié)湍流通過影響坍縮的觸發(fā)、效率和初始條件，顯著提高了恒星形成的速率和效率。2.解析思路：*闡述恒星形成反饋機制的兩種主要類型：輻射/熱反饋和機械反饋（以超新星沖擊波為例）。*說明年輕、大質(zhì)量恒星強烈的輻射和紫外輻射會加熱、電離和驅(qū)散周圍的星際介質(zhì)，形成HII區(qū)，提高氣體溫度，降低密度，阻止更多恒星在附近形成。*說明超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波可以猛烈吹散分子