2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——恒星云中的恒星形成研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.在恒星形成的初始階段，觸發(fā)分子云引力不穩(wěn)定性形成原恒星核的主要機(jī)制之一是？A.碰撞不穩(wěn)定性B.離散的星子碰撞C.密度波引起的局部密度增長(zhǎng)超過Jeans極限D(zhuǎn).外部沖擊波（如超新星爆發(fā)）的壓縮2.赫比格HII區(qū)在恒星形成區(qū)中主要扮演的角色是？A.分子云的主要組成部分B.新形成低質(zhì)量恒星的直接觀測(cè)目標(biāo)C.被中心年輕O型星電離的發(fā)射區(qū)域D.星際介質(zhì)中彌漫的冷氫區(qū)3.以下哪一項(xiàng)不是分子云中恒星形成的主要觀測(cè)證據(jù)？A.豐富的分子譜線（如CO、H?O）B.紅外發(fā)射（主要由塵埃加熱產(chǎn)生）C.明亮的可見光恒星D.赫比格HII區(qū)4.Jeans不穩(wěn)定性的核心思想是，當(dāng)分子云的某個(gè)區(qū)域局部密度和溫度滿足一定條件時(shí)，其內(nèi)部引力將克服？A.塵埃的輻射壓B.恒星紫外輻射的壓力C.星云整體的磁場(chǎng)壓力D.氣體自身的熱壓力5.恒星形成過程中的“光學(xué)厚度”概念主要與以下哪個(gè)物理量有關(guān)？A.塵埃的吸收效率B.分子云的密度C.觀測(cè)到的譜線強(qiáng)度D.星云的磁場(chǎng)強(qiáng)度6.恒星形成星團(tuán)通常表現(xiàn)出什么樣的空間分布特征？A.幾乎完全隨機(jī)分布B.呈現(xiàn)清晰的線狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)C.集中分布在分子云的特定區(qū)域，尺度相對(duì)較小D.主要分布在星系旋臂上7.射電望遠(yuǎn)鏡在研究恒星形成中特別有價(jià)值，主要是因?yàn)樗鼈兛梢蕴綔y(cè)到？A.高溫恒星的強(qiáng)烈可見光輻射B.分子和塵埃在特定頻率下的發(fā)射線C.星際塵埃對(duì)可見光的強(qiáng)烈散射D.超新星爆發(fā)的沖擊波8.恒星形成過程中的“反饋?zhàn)饔谩敝饕傅氖?？A.恒星形成過程中能量釋放對(duì)周圍環(huán)境的影響B(tài).分子云自身密度的隨機(jī)波動(dòng)C.不同質(zhì)量原恒星碰撞合并的過程D.星際磁場(chǎng)對(duì)分子云結(jié)構(gòu)的塑造9.下列哪種觀測(cè)技術(shù)對(duì)于探測(cè)和成像致密的、冷的分子云核心（恒星形成的“搖籃”）最為有效？A.X射線望遠(yuǎn)鏡B.紫外線望遠(yuǎn)鏡C.紅外望遠(yuǎn)鏡D.可見光望遠(yuǎn)鏡10.極低質(zhì)量恒星的形成可能面臨的理論挑戰(zhàn)主要在于？A.如何有效吸積足夠的物質(zhì)達(dá)到恒星質(zhì)量下限B.其內(nèi)部無法維持足夠的溫度進(jìn)行核聚變C.容易被星風(fēng)完全剝離物質(zhì)D.其形成過程不會(huì)受到磁場(chǎng)的影響二、填空題（請(qǐng)將答案填寫在橫線上。每空2分，共20分）1.分子云通常存在于星系的旋臂和______中，其主要成分是______和星際塵埃。2.觸發(fā)分子云中引力不穩(wěn)定形成原恒星的核心機(jī)制之一是______，它要求云塊的局部密度超過______。3.赫比格HII區(qū)通常呈現(xiàn)紅外觀測(cè)特征，這是由于中心年輕恒星的紫外輻射電離了周圍的______，同時(shí)加熱了______。4.恒星形成過程中，原恒星通過______的方式釋放引力勢(shì)能，并轉(zhuǎn)化為熱能和輻射能。5.射電波具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，可以穿透______，因此對(duì)于觀測(cè)隱藏在分子云中的早期恒星形成區(qū)具有重要意義。6.恒星形成星團(tuán)通常表現(xiàn)出一定的______，表明它們可能起源于同一片分子云。7.恒星的反饋?zhàn)饔?，特別是強(qiáng)烈的星風(fēng)和未來的超新星爆發(fā)，可以對(duì)周圍的分子云產(chǎn)生______效應(yīng)，影響后續(xù)的恒星形成活動(dòng)。8.分子云的力學(xué)平衡狀態(tài)由內(nèi)部向外的______和外部向內(nèi)的______共同決定。9.直接成像技術(shù)（如ALMA）的發(fā)展極大地提高了對(duì)恒星形成區(qū)______的分辨能力。10.恒星形成效率是指單位質(zhì)量分子云在單位時(shí)間內(nèi)形成的______。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述密度波理論如何解釋恒星形成星團(tuán)在分子云中的觸發(fā)。2.恒星形成過程中，磁場(chǎng)可能扮演哪些角色？3.區(qū)分分子云、星云、赫比格HII區(qū)和疏散星團(tuán)的主要特征是什么？4.解釋恒星紫外輻射如何電離中性氫原子并形成發(fā)射線區(qū)域（HII區(qū)）。四、論述題（請(qǐng)就下列問題展開論述。每題10分，共20分）1.討論恒星形成過程中的能量平衡。哪些過程釋放能量？哪些過程吸收能量？這些能量如何轉(zhuǎn)化？2.分析恒星形成反饋?zhàn)饔脤?duì)分子云和整個(gè)星系演化的重要意義。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.D5.A6.C7.B8.A9.C10.A二、填空題1.球狀星團(tuán)，分子氣體2.Jeans不穩(wěn)定，Jeans質(zhì)量3.中性氫原子，塵埃4.不可逆的引力坍縮5.塵埃6.集團(tuán)性7.抑制或阻礙8.引力勢(shì)能梯度，壓力梯度9.塵埃和分子氣體10.恒星質(zhì)量三、簡(jiǎn)答題1.密度波理論認(rèn)為，大尺度密度擾動(dòng)（如通過星系的引力相互作用或鄰近星團(tuán)的形成）在分子云中傳播，當(dāng)擾動(dòng)區(qū)域的密度超過某個(gè)閾值時(shí)，會(huì)觸發(fā)局部引力不穩(wěn)定，使得該區(qū)域開始坍縮形成恒星。擾動(dòng)過后，云的其他部分恢復(fù)平靜。這解釋了為什么恒星形成星團(tuán)常常聚集在密度較高的云團(tuán)區(qū)域。2.磁場(chǎng)在恒星形成中扮演多重角色：首先，它可以提供額外的壓力，抵抗引力坍縮，影響Jeans不穩(wěn)定的發(fā)生；其次，磁場(chǎng)可以束縛星際氣體和塵埃，促進(jìn)原恒星盤的形成；再次，磁場(chǎng)與星云中的等離子體相互作用，可以影響氣體流動(dòng)和能量傳輸；此外，磁場(chǎng)還可以通過波粒相互作用等機(jī)制，將原恒星吸積盤中的能量輻射出去。3.分子云：主要由分子氫（H?）組成，非常冷（10-20K）、密度高（幾個(gè)到幾十個(gè)粒子/立方厘米），位于星系銀道面附近或旋臂，肉眼不可見。星云（廣義）：指宇宙空間中任何發(fā)光或反射光的云狀天體，包括發(fā)射星云（如HII區(qū)）、反射星云和暗星云。HII區(qū)由恒星紫外輻射電離的中性氫組成，發(fā)出紅光。疏散星團(tuán)：由幾十到幾百顆年輕、熱星組成的松散群體，通常位于星系旋臂上，呈疏散狀分布，年齡一般小于幾億年，其成員星通常呈藍(lán)色。赫比格HII區(qū)：特指由年輕O型或B型星電離形成的發(fā)射星云，通常位于分子云內(nèi)部或附近，呈現(xiàn)紅色。4.當(dāng)一個(gè)熾熱的年輕恒星（主要是O型或B型星）發(fā)出強(qiáng)烈的紫外輻射時(shí)，其能量可以電離周圍中性氫原子（H?）中的氫核，使其變?yōu)閹д姷臍潆x子（H?）。這些被電離的區(qū)域稱為HII區(qū)。同時(shí)，伴隨電離過程產(chǎn)生的電子與殘余的中性氫原子碰撞復(fù)合，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，主要是656.3nm的Hα紅光和其他Balmer系譜線，使得HII區(qū)呈現(xiàn)出明亮的紅色外觀。四、論述題1.恒星形成過程中的能量平衡至關(guān)重要。引力坍縮釋放的引力勢(shì)能是主要的能量來源，這部分能量在坍縮過程中轉(zhuǎn)化為氣體的熱能和動(dòng)能，導(dǎo)致云的核心區(qū)域溫度和密度急劇升高。隨著原恒星開始吸積物質(zhì)，引力勢(shì)能的釋放減緩。同時(shí)，吸積過程本身也會(huì)將外部物質(zhì)攜帶的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。然而，不斷吸積的物質(zhì)也會(huì)通過輻射冷卻（如紅外線）將能量散失到周圍空間。對(duì)于已經(jīng)形成的年輕恒星，其內(nèi)部核心的核聚變反應(yīng)（主要是氫聚變）會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，這些能量首先轉(zhuǎn)化為熱能，然后通過輻射和對(duì)流向外傳輸，最終以可見光、紫外輻射和射電等形式輻射到恒星外部空間。恒星紫外輻射等高能輻射還會(huì)電離和加熱周圍的氣體，形成HII區(qū)。因此，恒星形成區(qū)的能量平衡是一個(gè)涉及引力勢(shì)能釋放、吸積加熱、輻射冷卻、核聚變以及反饋過程的復(fù)雜系統(tǒng)。能量在引力勢(shì)能、熱能、動(dòng)能和輻射能之間不斷轉(zhuǎn)化和傳遞。2.恒星形成反饋?zhàn)饔檬侵改贻p恒星通過其輻射、星風(fēng)和未來可能的超新星爆發(fā)，對(duì)周圍星際介質(zhì)（主要是分子云）施加的物理影響，這些影響反過來又制約或促進(jìn)后續(xù)的恒星形成活動(dòng)。對(duì)分子云的影響：恒星的紫外輻射會(huì)電離中性氫，形成HII區(qū)，將分子云的部分區(qū)域轉(zhuǎn)化為不可見的原子氣體，這被稱為“photoevaporation”。強(qiáng)烈的星風(fēng)可以剝離分子云表面的物質(zhì)，增加表面密度，可能觸發(fā)更進(jìn)一步的引力坍縮；同時(shí)，星風(fēng)能量也會(huì)加熱和驅(qū)散云中的氣體，降低局部引力勢(shì)能，抑制新恒星的形成。超新星爆發(fā)則具有更強(qiáng)的破壞力，其沖擊波可以徹底摧毀附近的分子云，將氣體和塵?；旌系叫请H介質(zhì)中，顯著降低該區(qū)域的恒星形成效率。對(duì)星系演化的意義：反饋?zhàn)饔檬沁B接星系動(dòng)力學(xué)、化學(xué)演化與恒星形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它決定了分子云中恒星形成的總效率，進(jìn)而影響星系恒星popula