2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——星團形成與星團演化考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題后的括號內。）1.在星云中，決定引力不穩(wěn)定發(fā)生條件的關鍵參數是（）。A.恒星質量B.氣體溫度C.氣體密度D.星云半徑2.下列哪一項不是疏散星團區(qū)別于球狀星團的主要特征？（）A.形成時間相對較晚B.成員星分布相對松散C.包含的成員星數量非常龐大D.通常與星系旋臂有緊密的空間關聯3.天文學家主要通過觀測星團H-R圖上（）的位置來確定星團的年齡？A.紅巨星分支頂點B.主序星最亮星C.水平分支D.主序帶末端（Turn-off點）4.球狀星團中普遍存在的水平分支現象，其主要形成原因被認為是（）。A.恒星進入紅巨星階段B.恒星核心氦燃燒進入漸近巨星支C.恒星通過質量轉移進入雙星系統(tǒng)D.恒星核心氦燃燒階段，處于簡并狀態(tài)5.對于疏散星團而言，其主要解散機制通常被認為是（）。A.星團內部成員星之間的引力相互作用B.星團與星系核附近恒星的引力擾動C.星團內部大質量恒星的輻射壓和恒星風D.星團與星系旋臂的碰撞6.與年輕疏散星團相比，球狀星團通常表現出（）。A.更高的金屬豐度B.更多的年輕成員星C.更低的中心密度D.更長的觀測壽命7.引力Jeans穩(wěn)定條件描述的是（）。A.恒星內部壓力如何抵抗引力B.分子云中引力能量與熱運動能量的平衡關系C.星團成員星的光度分布規(guī)律D.星團解散的時間尺度8.導致球狀星團金屬豐度普遍低于疏散星團的主要原因是（）。A.球狀星團形成于金屬豐度較低的時期B.球狀星團內部發(fā)生了顯著的化學演化C.觀測上球狀星團距離我們更遠D.球狀星團成員星的質量范圍更窄9.恒星風主要是由星團中（）階段的成員星驅動的？（）A.主序早期B.紅巨星C.超巨星D.白矮星10.星團形成過程中，早期形成的大質量恒星對其周圍環(huán)境產生的主要影響是（）。A.提供初始的引力擾動B.通過輻射壓和恒星風清除周圍的氣體C.導致星云中化學元素的快速混合D.直接觸發(fā)后續(xù)階段的恒星形成二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上。）1.疏散星團通常位于星系的______中，其成員星的顏色-星等圖呈現為一條清晰的______。2.球狀星團是銀河系中一種古老的天體，它們通常分布在星系的______區(qū)域，并且具有非常低的______豐度。3.利用星團H-R圖上主序帶末端（Turn-off點）的星等來確定星團年齡的方法，被稱為______法。4.分子云中引力不穩(wěn)定的發(fā)生，要求云體的平均密度超過其______密度。5.星團成員星的顏色主要反映了它們的______，而星等則反映了它們的______。6.大質量恒星通過其強烈的______和______，可以對星團內部的氣體產生顯著的反饋作用，甚至影響星團的解散。7.除了年齡外，通過分析星團H-R圖還可以推斷出星團成員星的______分布范圍。8.與疏散星團相比，球狀星團的成員星呈現出______的年齡分布，即存在年齡離散現象。9.星團解散后，其成員星會逐漸分散，最終融入星系的______中。10.觀測球狀星團內部的______可以提供關于星團形成和演化的重要信息。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述星團形成過程中，恒星形成反饋（輻射壓和恒星風）的主要作用。2.比較疏散星團和球狀星團在成員星年齡、空間分布、化學成分和觀測特征等方面的主要區(qū)別。3.解釋什么是Jeans穩(wěn)定條件，并說明它如何影響分子云中恒星的形成。4.簡述利用H-R圖確定星團年齡的基本原理。四、計算題（每題10分，共20分。）1.假設一個星團位于距離地球500光年的地方，其H-R圖上主序帶最亮星的視星等為+5.0mag，該星的光度（以太陽光度L☉為單位）為100L☉。已知該星位于主序帶，并且其光譜類型為A0V。請估算該星團的距離（以光年為單位），并說明你使用了哪些基本關系或假設。2.一個星團包含100顆成員星，其中80顆位于主序帶，20顆位于紅巨星分支。假設主序帶最亮星的光度為1L☉，紅巨星分支最亮星的光度為1000L☉。如果利用主序Turn-off點來確定星團年齡，你認為這個年齡的估計值主要取決于哪一部分成員星？請簡要說明理由。五、論述題（10分。）討論星團（特別是疏散星團和球狀星團）對于理解我們所在的星系（例如銀河系）的化學演化和動力學演化的重要性。請結合具體過程或現象進行闡述。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.D5.B6.A7.B8.A9.C10.B二、填空題1.星系盤面；主序帶2.核心區(qū)；金屬3.主序Turn-off4.Jeans5.溫度；光度6.輻射壓；恒星風7.質量8.寬9.星系盤面10.恒星光譜三、簡答題1.解析思路：反饋作用主要指大質量年輕恒星產生的強輻射壓和高速恒星風，這些能量和物質可以推開周圍的氣體和塵埃，降低局部引力不穩(wěn)定條件，從而減速或阻止新的恒星形成；同時，反饋物質被拋出星團范圍，改變了星團內部的化學成分。2.解析思路：比較要點應涵蓋年齡（球狀古老，疏散年輕）、分布（球狀核心區(qū)，疏散盤面）、成分（球狀金屬低，疏散相對高）、密度（球狀密集，疏散疏散）、H-R圖（球狀有水平支，疏散主序帶清晰）、壽命（球狀長，疏散短）等。3.解析思路：Jeans穩(wěn)定條件描述了分子云團塊是因自身引力而collapse還是因氣體壓力和磁場而保持穩(wěn)定。當團塊的平均密度超過其臨界Jeans密度時，引力占主導，團塊可以collapse形成恒星；反之則不能，Jeans條件與恒星形成的初始條件密切相關。4.解析思路：利用H-R圖確定年齡的核心是主序帶。對于特定星團，其成員星大致位于同一條主序帶上。隨著星團年齡增長，最亮的主序星會因消耗氫燃料而離開主序帶，進入紅巨星階段。通過觀測星團H-R圖上仍位于主序帶末端（最暗的主序星）的位置，可以找到該星團中剩余的主序星，從而推算出星團的年齡。四、計算題1.解析思路：利用視星等、絕對星等和距離modulus的關系式m-M=5log(d/10)進行計算。已知m=+5.0mag,M未知,d未知。需要利用已知的光度（相對值）和光譜類型（對應絕對星等）來確定M。假設光度L=100L☉，對于A0V型星，其絕對星等M大約在+2.5mag左右（此值可根據具體星表查詢精確值）。代入公式解出距離d。最終d=10*10^((m-M)/5)=10*10^((5.0-2.5)/5)=10*10^0.5=10*√10≈31.6光年。計算中需注明使用了L☉與M的對應關系和距離公式。2.解析思路：確定年齡主要取決于最晚離開主序帶的部分，即主序Turn-off點的星。因為年齡越老，主序星消耗越快，位于主序帶末端的星就越少、越暗。雖然紅巨星分支也反映了演化，但主序Turn-off是年齡的直接標志。因此，年齡估計主要依賴于那20顆位于紅巨星分支的星，它們代表了星團中最老成員的極限。理由是主序Turn-off點的位置直接對應于星團形成以來的時間尺度。五、論述題解析思路：論述應從兩個方面展開：化學演化貢獻和動力學演化貢獻?；瘜W方面：星團，特別是大質量星團，通過其生命周期的輻射和恒星風，合成并拋出碳、氧、氦等重元素，豐富了形成星團的分子云乃至宿主星系的星際介質，提高了后續(xù)形成的恒星的金屬豐度。球狀星團作為古老天