2025年大學(xué)《天文學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——星際介質(zhì)對(duì)銀河系演化的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題號(hào)后括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不是星際介質(zhì)（ISM）的典型組成成分？A.原子氫（HI）B.分子氫（H?）C.恒星D.星際塵埃顆粒E.離子氫（HII）2.在星際介質(zhì)中，哪種粒子主要通過(guò)吸收遠(yuǎn)紫外Lyman-Werner光子而冷卻？A.原子氫（HI）中的電子B.分子氫（H?）分子C.星際塵埃顆粒D.離子氫（HII）中的電子E.中性氫原子（HI）3.分子云（MolecularClouds）形成的主要場(chǎng)所通常位于銀河系的：A.核球區(qū)域B.銀暈外層C.螺旋臂的密度波區(qū)域D.球狀星團(tuán)內(nèi)部E.疏散的星流中4.恒星形成過(guò)程中，哪個(gè)物理過(guò)程是引力不穩(wěn)定性被觸發(fā)并導(dǎo)致氣體開(kāi)始坍縮的關(guān)鍵條件？A.恒星風(fēng)提供的能量注入B.星際磁場(chǎng)線(xiàn)的壓縮C.湍流提供的初始密度不均勻性D.分子云內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)E.HII區(qū)膨脹壓縮鄰近分子云5.恒星風(fēng)和超新星爆發(fā)對(duì)星際介質(zhì)的主要作用是：A.冷卻氣體，使其更容易形成分子B.加熱和驅(qū)散氣體，限制恒星形成C.增加星際塵埃的密度D.促進(jìn)星際介質(zhì)的化學(xué)演化E.加強(qiáng)星際磁場(chǎng)的強(qiáng)度6.下列哪種現(xiàn)象是恒星形成反饋?zhàn)饔茫ㄌ貏e是超新星爆發(fā)）的直接證據(jù)？A.分子云中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜有機(jī)分子B.銀暈中彌漫的輕元素（如氧、鈉）C.HII區(qū)清晰的邊界和發(fā)射線(xiàn)結(jié)構(gòu)D.星際塵埃的彌漫分布E.螺旋星系的對(duì)稱(chēng)旋臂結(jié)構(gòu)7.在循環(huán)模型（GalacticCycle）中，將氣體從銀暈輸送到薄盤(pán)的主要機(jī)制被認(rèn)為是：A.恒星風(fēng)直接吹入薄盤(pán)B.大麥哲倫云等衛(wèi)星星系的引力擾動(dòng)和物質(zhì)拋灑C.星系自轉(zhuǎn)的徑向混合D.分子云的碰撞和合并E.超新星爆發(fā)的局部沖擊波8.以下哪項(xiàng)觀測(cè)證據(jù)最有力地支持了大麥哲倫云（LMC）合并或潮汐作用在形成銀河系部分銀暈物質(zhì)中的作用？A.LMC自身清晰的星族分布B.銀河系銀暈中發(fā)現(xiàn)的與LMC相似金屬豐度的恒星流C.LMC內(nèi)部強(qiáng)烈的恒星形成活動(dòng)D.LMC與銀河系之間的可見(jiàn)引力相互作用E.LMC中發(fā)現(xiàn)的超新星遺跡9.限制分子云中恒星形成速率的主要物理因素通常是：A.分子云的初始質(zhì)量B.冷卻效率（冷卻函數(shù)）C.恒星形成的反饋能量輸出D.分子云內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度E.以上所有因素都起作用10.星際塵埃顆粒的主要作用之一是：A.吸收所有波段的電磁輻射B.作為恒星形成的直接種子C.通過(guò)散射和吸收改變星光顏色，影響恒星光譜觀測(cè)D.提供主要的冷卻機(jī)制E.增加星際介質(zhì)的電離程度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線(xiàn)上。）1.星際介質(zhì)的主要成分是______和______，其中氣體占絕大部分，塵埃顆粒雖然質(zhì)量占比小但對(duì)電磁輻射有重要影響。2.分子氫（H?）的形成需要克服巨大的______能壘，通常在低溫（<10K）和相對(duì)高密度（n>100cm?3）的條件下，借助______介質(zhì)的催化作用才能發(fā)生。3.恒星形成過(guò)程中，主序星產(chǎn)生的______風(fēng)和晚型星及超新星爆發(fā)的______是兩種主要的能量反饋機(jī)制，它們能加熱、壓縮和驅(qū)散周?chē)男请H介質(zhì)。4.星際介質(zhì)的熱狀態(tài)由其______和______決定，薄盤(pán)內(nèi)通常存在明顯的______梯度。5.星系風(fēng)是指從星系中心以極高速度（可達(dá)數(shù)百公里每秒）流出并最終逃逸到星系之外的______，它標(biāo)志著星系耗盡了可供恒星形成的氣體。6.觀測(cè)表明，銀河系大部分的______物質(zhì)可能來(lái)自于鄰近星系（如大麥哲倫云）的潮汐剝離和引力吸積。7.循環(huán)模型描述了能量、物質(zhì)和化學(xué)成分在星系薄盤(pán)、厚盤(pán)、核球和銀暈之間的______過(guò)程，其中超新星爆發(fā)是驅(qū)動(dòng)循環(huán)的關(guān)鍵動(dòng)力。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述星際塵埃顆粒在星際介質(zhì)中的主要作用。2.解釋什么是HII區(qū)，并簡(jiǎn)述其形成過(guò)程。3.簡(jiǎn)要說(shuō)明恒星形成反饋對(duì)星際介質(zhì)化學(xué)演化的影響。4.什么是湍流，它在星際介質(zhì)中扮演什么角色？四、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問(wèn)題。）1.詳細(xì)論述恒星形成過(guò)程中的能量反饋機(jī)制（包括恒星風(fēng)和超新星爆發(fā)）如何影響分子云的穩(wěn)定性，并最終調(diào)節(jié)恒星形成速率。2.闡述循環(huán)模型的主要內(nèi)容和物理圖像，并討論該模型在理解銀河系結(jié)構(gòu)和演化中的意義。3.結(jié)合觀測(cè)證據(jù)，論述大麥哲倫云與銀河系的相互作用（如潮汐剝離、物質(zhì)拋灑）如何改變了銀河系的銀暈成分和結(jié)構(gòu)。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.B7.B8.B9.E10.C二、填空題1.氣體，塵埃顆粒2.解離，分子氫（H?）3.恒星，超新星爆發(fā)4.溫度，密度，徑向5.氣體6.銀暈7.循環(huán)三、簡(jiǎn)答題1.作用：（1）通過(guò)散射和吸收改變星光顏色和亮度，影響對(duì)恒星光譜和距離的測(cè)量；（2）吸收遠(yuǎn)紫外輻射，使星際氣體冷卻，對(duì)分子云的形成至關(guān)重要；（3）作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑，促進(jìn)分子形成；（4）本身可以通過(guò)光電離、散射等過(guò)程發(fā)出輻射（紅外、射電），為探測(cè)塵埃提供了途徑。2.HII區(qū)：是被年輕、高溫的O型或B型恒星照亮的、充滿(mǎn)電離氫（H2?）的區(qū)域。形成過(guò)程：恒星紫外輻射（特別是Lyman連續(xù)譜）電離了其附近的冷中性氫云（HI），使得云內(nèi)氫原子變?yōu)閹д姷臍潆x子，同時(shí)產(chǎn)生自由電子。當(dāng)恒星紫外輻射足夠強(qiáng)時(shí)，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的氫都處于電離狀態(tài)即形成HII區(qū)。其邊界通常是一個(gè)發(fā)射強(qiáng)烈的發(fā)射線(xiàn)（如Hα）的“發(fā)射線(xiàn)區(qū)”（ElectronDensityGradientRegion,EDGR），向內(nèi)過(guò)渡為中性HI，向外過(guò)渡為較稀薄的電離氣體。3.影響：（1）恒星風(fēng)將恒星表面物質(zhì)（包含不同豐度的元素）吹入星際介質(zhì)，提高了局部區(qū)域的金屬豐度，并帶來(lái)動(dòng)量和能量；（2）超新星爆發(fā)將恒星核合成產(chǎn)生的重元素（如硅、氧、鐵等）拋灑回星際介質(zhì)，顯著提高了星際化學(xué)豐度；（3）這些能量和物質(zhì)注入改變了星際介質(zhì)的物理狀態(tài)（加熱、壓縮、混合），并可能觸發(fā)新的恒星形成或驅(qū)散分子云，從而影響未來(lái)的化學(xué)組成和恒星形成活動(dòng)。4.湍流：指星際介質(zhì)中速度在空間上隨機(jī)變化的流動(dòng)現(xiàn)象，具有隨機(jī)性、多尺度性等特點(diǎn)。角色：（1）提供初始的密度不均勻性，是引力坍縮形成恒星云的必要條件之一；（2）通過(guò)動(dòng)量傳輸影響分子云的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)恒星形成效率；（3）混合星際介質(zhì)中的化學(xué)物質(zhì)和能量，影響區(qū)域內(nèi)的物理化學(xué)環(huán)境；（4）影響塵埃顆粒的運(yùn)動(dòng)和分布。四、論述題1.論述：恒星形成開(kāi)始時(shí)，新形成的低質(zhì)量主序星通過(guò)其恒星風(fēng)向外輸送能量和動(dòng)量。這種能量輸入加熱了周?chē)臍怏w，并在密度較高的區(qū)域產(chǎn)生壓力支撐，抑制引力坍縮。隨著恒星質(zhì)量增加，能量輸出（風(fēng)功率和紫外輻射）也隨之增強(qiáng)。當(dāng)恒星質(zhì)量達(dá)到足夠大（如主序晚階段或成為紅巨星）時(shí)，特別是大質(zhì)量恒星，其恒星風(fēng)和最終的超新星爆發(fā)釋放出巨大的能量（可達(dá)10??-10??爾格）和強(qiáng)大的沖擊波。這些能量能顯著加熱氣體，提高氣體壓力，將氣體向外推散，甚至完全摧毀或驅(qū)散其附近的分子云。這種反饋?zhàn)饔糜行У叵拗屏藛蝹€(gè)分子云能夠形成的恒星質(zhì)量，并調(diào)節(jié)了云內(nèi)剩余氣體的密度和溫度，從而控制了區(qū)域內(nèi)的恒星形成速率。沒(méi)有有效的反饋機(jī)制，引力不穩(wěn)定可能失控，導(dǎo)致所有氣體都形成恒星，或者阻止足夠氣體冷卻形成恒星。反饋使得恒星形成過(guò)程達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡。2.論述：循環(huán)模型是一個(gè)描述能量、物質(zhì)和化學(xué)成分在銀河系不同區(qū)域（薄盤(pán)、厚盤(pán)、核球、銀暈）之間循環(huán)流動(dòng)的框架。其核心內(nèi)容包括：（1）薄盤(pán)是主要的恒星形成區(qū)，通過(guò)引力不穩(wěn)定形成恒星和星際介質(zhì)；（2）年輕、大質(zhì)量恒星通過(guò)恒星風(fēng)和超新星爆發(fā)將能量和重元素輸送到外部區(qū)域（厚盤(pán)、核球、銀暈）；（3）這些能量和物質(zhì)被循環(huán)泵入銀暈，加熱和混合銀暈物質(zhì)；（4）通過(guò)引力相互作用（如與衛(wèi)星星系的潮汐作用，特別是大麥哲倫云的合并過(guò)程），銀暈物質(zhì)被拋灑、混合，并部分沉降回薄盤(pán)；（5）薄盤(pán)中的化學(xué)成分受到從厚盤(pán)和銀暈輸入的物質(zhì)的影響，形成所謂的“兩階段化學(xué)演化”。該模型的意義在于提供了一個(gè)統(tǒng)一的框架來(lái)理解薄盤(pán)、厚盤(pán)、銀暈之間的物質(zhì)和能量聯(lián)系，解釋了銀暈的形成來(lái)源（主要是外部輸入），以及恒星形成反饋在星系整體演化中的關(guān)鍵作用，將星系看成一個(gè)動(dòng)態(tài)的、自我調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。3.論述：大麥哲倫云（LMC）與銀河系的相互作用是研究銀河系演化的關(guān)鍵案例。觀測(cè)證據(jù)表明，LMC正受到銀河系引力場(chǎng)的潮汐力作用，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)被扭曲，形成長(zhǎng)長(zhǎng)的“流”（Stream）和“尾巴”，部分物質(zhì)被剝離。更重要的是，LMC正在與銀河系的引力勢(shì)井相互作用，物質(zhì)可能被拋入銀河系的銀暈中。通過(guò)對(duì)比LMC內(nèi)部恒星（主要是單星，化學(xué)組成接近初始豐度）與銀河系銀暈中發(fā)現(xiàn)