2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——星際塵埃的分布與恒星形成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一種物質(zhì)不是星際塵埃的主要成分？A.氧化硅B.鐵鎂硅酸鹽C.水冰D.氫分子2.星際塵埃對可見光的主要作用是？A.散射B.反射C.吸收D.發(fā)射3.負(fù)責(zé)探測到宇宙中大部分星際分子云的波段是？A.可見光B.紅外線C.射電波D.X射線4.標(biāo)志著恒星形成開始階段的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是？A.HII區(qū)B.分子云中的密度波或引力不穩(wěn)定核心C.疏散星團(tuán)D.赫比格HII天體5.原恒星周圍通常存在的致密包層主要是由什么構(gòu)成的？A.裸露的年輕主序星B.電離氣體C.塵埃和分子氣體D.疏散星團(tuán)的其他成員6.以下哪種現(xiàn)象是由于星際塵埃對星光的光學(xué)遮蔽造成的？A.銀河系中心可見度極高B.分子云內(nèi)部溫度普遍較高C.許多年輕恒星隱藏在紅外輻射中D.HII區(qū)呈現(xiàn)鮮艷顏色7.“Bok球”通常被描述為？A.電離氫區(qū)B.分子云中的致密塵埃球C.年輕疏散星團(tuán)D.星際氣體云8.恒星形成過程中，星風(fēng)和紫外輻射主要起到什么作用？A.加速氣體坍縮B.幫助原恒星剝離物質(zhì)，限制其最終質(zhì)量C.創(chuàng)造分子云的初始擾動(dòng)D.直接提供恒星形成所需引力能9.射電天文觀測對于研究原恒星的重要性在于？A.可以直接測量原恒星的光度B.可以穿透塵埃，探測到被遮蔽的原恒星和分子云核心C.可以精確測定原恒星的化學(xué)成分D.可以直接觀測到原恒星的表面活動(dòng)10.根據(jù)目前的理解，星際塵埃的最終命運(yùn)最可能是什么？A.完全氣化消失B.被恒星吞噬并進(jìn)入恒星內(nèi)部C.被星風(fēng)或超新星爆發(fā)徹底吹散D.聚集形成行星或其他小天體二、填空題（每空1分，共15分）1.星際塵埃的大小通常在______埃到微米量級。2.分子云的主要成分是______和______，其中后者在低溫區(qū)占主導(dǎo)。3.星際塵埃通過吸收可見光并重新發(fā)射，產(chǎn)生溫度約為______K的冷紅外輻射。4.當(dāng)分子云核心的引力克服氣體壓力和磁場張力而發(fā)生坍縮時(shí)，標(biāo)志著進(jìn)入______階段。5.恒星形成過程中，主序前星通過______散失質(zhì)量。6.赫比格HII天體是處于______階段的年輕恒星，其周圍常有致密的______包層。7.塵埃對紫外輻射的吸收導(dǎo)致分子云內(nèi)部______區(qū)和______區(qū)的界限。8.影響恒星形成效率的關(guān)鍵因素除了氣體密度外，還包括______、______和______。9.星際塵埃的______散射效應(yīng)使得從地球觀測銀心方向時(shí)，可見光亮度相對較低。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.米粒塵埃2.HII區(qū)3.疏散星團(tuán)4.紅外觀測四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述星際塵埃的兩種主要光學(xué)特性及其對天文觀測的影響。2.解釋分子云中為什么會發(fā)生引力坍縮，并簡述其主要階段。3.描述原恒星與其周圍的塵埃和氣體環(huán)境之間的相互作用。4.比較恒星形成過程中的正反饋和負(fù)反饋機(jī)制及其效果。五、論述題（10分）論述星際塵埃在恒星形成過程中的關(guān)鍵作用，并分別說明其在不同階段（如分子云階段、原恒星階段、早期主序星階段）的具體影響。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.C6.C7.B8.B9.B10.D二、填空題1.微2.氫分子，氦原子3.104.原恒星5.輻射壓6.主序前，塵埃7.電離，分子8.塵埃，磁場，反饋9.散射三、名詞解釋1.米粒塵埃：指星際塵埃中尺寸與可見光波長相當(dāng)（約0.1-1微米）的小顆粒，主要由硅酸鹽、碳等組成。**解析思路：*定義需要包含尺寸范圍（與光波長相關(guān)）、主要成分（硅酸鹽、碳是常見答案）以及它作為塵埃的基本單元特征。2.HII區(qū)：指由年輕、熾熱的O或B型恒星發(fā)出的紫外輻射電離了周圍中性氫氣形成的離子化區(qū)域。**解析思路：*定義需點(diǎn)明成因（紫外輻射）、對象（中性氫）、狀態(tài)（電離）、以及命名來源（HII，即中性氫離子H?）。3.疏散星團(tuán)：指由幾十到上千顆年齡相近、空間分布上相對集中的恒星組成的松散群體，其成員星之間的引力相互作用較弱，最終會逐漸散開。**解析思路：*定義需包含成員（恒星）、特征（年齡相近、分布集中但松散）、動(dòng)態(tài)（逐漸散開）以及與密集星團(tuán)（球狀星團(tuán)）的區(qū)別（松散、引力弱）。4.紅外觀測：指利用探測紅外波段的輻射進(jìn)行天文觀測的方法。**解析思路：*定義需明確觀測對象（紅外輻射）和活動(dòng)（探測）。重點(diǎn)在于理解為何需要紅外觀測（如穿透塵埃）。四、簡答題1.簡述星際塵埃的兩種主要光學(xué)特性及其對天文觀測的影響。*答：主要光學(xué)特性有吸收和散射。*吸收：星際塵埃吸收可見光和部分紫外輻射，導(dǎo)致星光的能量損失和光譜紅移，使得遠(yuǎn)離塵埃云的恒星看起來比實(shí)際更暗，光譜也發(fā)生變化。同時(shí)，吸收紫外光阻止了其向內(nèi)傳播，形成了分子云內(nèi)部的電離邊界（HII區(qū)邊界）和分子區(qū)邊界。*散射：塵埃主要散射藍(lán)光，產(chǎn)生米氏散射效應(yīng)。這導(dǎo)致從側(cè)面看去，星云呈現(xiàn)藍(lán)色；從正面看去，星云因散射而增亮，但可見光總透射率較低（如銀心觀測）。紅外散射相對較弱，但對紅外望遠(yuǎn)鏡觀測有影響，如增加背景光。**解析思路：*首先列出兩種主要特性。然后分別詳細(xì)說明每種特性（吸收、散射）的具體表現(xiàn)（對亮度、光譜、邊界的影響）及其對觀測的后果（星等變化、光譜畸變、顏色效應(yīng)、觀測穿透性限制等）。需覆蓋吸收和散射的核心作用及后果。2.解釋分子云中為什么會發(fā)生引力坍縮，并簡述其主要階段。*答：引力坍縮發(fā)生是因?yàn)榉肿釉苾?nèi)部存在引力勢能，當(dāng)其內(nèi)部氣體密度足夠大（達(dá)到引力臨界密度）或存在某種不穩(wěn)定擾動(dòng)（如密度波、角動(dòng)量損失、外部擾動(dòng)）時(shí)，引力對內(nèi)部氣體的吸引力超過了氣體壓力（主要是熱壓力）和磁場張力提供的支持力，導(dǎo)致氣體開始向內(nèi)加速坍縮。*主要階段：引力不穩(wěn)定核心形成階段（密度局部增加，開始坍縮）；原恒星階段（核心繼續(xù)坍縮，物質(zhì)通過吸積盤流入，中心形成致密的原恒星）；主序前階段（原恒星收縮，溫度升高，開始聚變，但仍被包層包裹）。**解析思路：*首先解釋引力坍縮的驅(qū)動(dòng)力（引力>壓力/張力）和觸發(fā)條件（密度足夠大/不穩(wěn)定擾動(dòng)）。然后按時(shí)間順序簡述坍縮過程的主要階段，每個(gè)階段給出核心特征（如核心形成、原恒星形成、主序前演化）。3.描述原恒星與其周圍的塵埃和氣體環(huán)境之間的相互作用。*答：原恒星與其環(huán)境相互作用顯著。原恒星通過輻射壓、星風(fēng)等對其周圍的氣體和塵埃產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械反饋。輻射壓將部分物質(zhì)推離，形成光暈；星風(fēng)則將更多物質(zhì)向外吹散。同時(shí)，原恒星強(qiáng)烈的紅外輻射加熱周圍的塵埃，使其蒸發(fā)，并可能改變塵埃的化學(xué)成分。被加熱和吹散的氣體和塵埃反過來又會影響原恒星的吸積速率和最終質(zhì)量，以及周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)。塵埃的吸積也可能在原恒星早期演化中起到重要作用。**解析思路：*描述相互作用需指出雙方均有影響。明確原恒星對環(huán)境的“推”（輻射壓、星風(fēng)，導(dǎo)致物質(zhì)流失、結(jié)構(gòu)改變）。同時(shí)也要說明環(huán)境對原恒星的“拉”或“制約”（如塵埃蒸發(fā)影響吸積、反饋影響最終質(zhì)量）。強(qiáng)調(diào)這種雙向影響。4.比較恒星形成過程中的正反饋和負(fù)反饋機(jī)制及其效果。*答：負(fù)反饋機(jī)制主要是指年輕恒星（特別是OB星）通過其強(qiáng)烈的輻射和高速星風(fēng)，加熱、壓縮、驅(qū)散周圍的氣體和塵埃，從而抑制進(jìn)一步的恒星形成。效果是限制了分子云的有效形成恒星區(qū)域，調(diào)節(jié)了恒星形成速率，使星團(tuán)最終停止形成新恒星。正反饋（或稱觸發(fā)機(jī)制）相對少見，可能指某些外部擾動(dòng)（如超新星爆發(fā)沖擊波）壓縮鄰近分子云，引發(fā)新的引力坍縮和恒星形成。效果是啟動(dòng)或加速了新的恒星形成活動(dòng)。**解析思路：*首先定義正反饋和負(fù)反饋。然后分別描述各自的具體機(jī)制（負(fù)反饋：輻射壓、星風(fēng)；正反饋：沖擊波壓縮等）。最后明確各自的主要效果（負(fù)反饋：抑制、調(diào)節(jié)、限制；正反饋：觸發(fā)、加速）。注意區(qū)分兩者在恒星形成過程中的普遍性和作用方向。五、論述題論述星際塵埃在恒星形成過程中的關(guān)鍵作用，并分別說明其在不同階段（如分子云階段、原恒星階段、早期主序星階段）的具體影響。*答：星際塵埃在恒星形成過程中扮演著不可或缺的關(guān)鍵角色，其作用貫穿始終，并具有雙重性（既是催化劑也是遮蔽者）。*分子云階段：塵埃是構(gòu)成分子云的主要固體成分，其存在顯著降低了氣體的平均自由程，有助于在引力作用下形成密度遠(yuǎn)高于氣體的塵埃包層。這種塵埃主導(dǎo)的介質(zhì)更容易達(dá)到引力坍縮的條件。同時(shí)，塵埃通過吸收和散射，使得分子云內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，形成了溫度、密度和化學(xué)成分不同的區(qū)域（如電離區(qū)、分子區(qū)）。塵埃還充當(dāng)了引力催化劑，其引力比氣體更有效，有助于在氣體核心形成引力不穩(wěn)定點(diǎn)，啟動(dòng)坍縮過程。*原恒星階段：塵埃是原恒星形成和早期演化的重要物質(zhì)。原恒星位于致密的塵埃包層中，塵埃吸收了大部分可見光和紫外輻射，使得原恒星被隱藏，并通過紅外輻射發(fā)光，成為紅外天體的主要來源。塵埃的吸積是原恒星增長的重要途徑之一，通過吸積盤機(jī)制，塵埃和氣體一同落入原恒星，增加其質(zhì)量。同時(shí)，塵埃的蒸發(fā)和反饋?zhàn)饔靡灿绊懼阈堑臏囟取霃胶妥罱K形成的恒星質(zhì)量。*早期主序星階段：恒星形成初期，強(qiáng)烈的紫外輻射和后續(xù)的星風(fēng)將周圍的絕大部分塵埃吹散。塵埃的主要作用逐漸減弱。然而，殘留的塵?？赡芾^續(xù)影響年輕恒星的外層環(huán)境和行星盤的形成。塵埃的最終命運(yùn)是參與形成行星系統(tǒng)，或在恒星演化晚期（如紅巨星）被拋入星際空間，重新加入星際介質(zhì)，為下一輪恒星形成準(zhǔn)備物質(zhì)。綜上，星際塵埃不僅是恒星形成的“種子”，提供了引力坍縮所需的固體引力中心，而且在分子云階段幫助形成致密核心，在原恒星階段提供了物質(zhì)并隱藏了年輕恒星，其反饋?zhàn)饔靡采羁逃绊懼阈切纬傻男屎妥罱K結(jié)果。沒有星際塵埃，恒星形成的觀測將大不相同，且可能無法高效進(jìn)行。*