2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——天體碰撞對(duì)星系結(jié)構(gòu)的演化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的首字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.在星系碰撞過程中，下列哪項(xiàng)主要由兩星系核心區(qū)域之間的直接引力相互作用引起？A.潮汐尾的形成B.星系核的快速合并C.碰撞后星系盤的擾動(dòng)D.碰撞區(qū)域恒星形成率的瞬時(shí)增加2.潮汐力主要是由什么引起的？A.星系內(nèi)部恒星的自引力B.星系間巨大的相對(duì)速度C.星系外部引力場(chǎng)的差異D.碰撞產(chǎn)生的熱能輻射3.當(dāng)一個(gè)大型旋渦星系與一個(gè)較小的矮星系發(fā)生碰撞時(shí)，通常哪種結(jié)構(gòu)更容易在碰撞后被觸發(fā)或增強(qiáng)？A.核球B.旋臂C.星系盤D.核棒4.在星系并合的最終階段，兩個(gè)星系的中心核球通常會(huì)合并形成一個(gè)更大的核球，這個(gè)過程被稱為？A.潮汐剝離B.核球合并C.旋臂纏繞D.星系盤重生5.觀測(cè)表明，許多橢圓星系缺乏明顯的年輕星團(tuán)和星際塵埃，這通常被解釋為它們?cè)谠缙诮?jīng)歷了怎樣的過程？A.與其他星系的溫和相互作用B.碰撞后的劇烈恒星形成并已耗盡燃料C.自身內(nèi)部引力的緩慢演化D.長(zhǎng)期穩(wěn)定的孤立演化6.碰撞過程中的引力相互作用可能導(dǎo)致星系總角動(dòng)量發(fā)生變化，從而可能形成星系棒。星系棒的形成通常與哪種力有關(guān)？A.向心力B.潮汐力C.恒星碰撞產(chǎn)生的沖擊波D.星系風(fēng)7.大型星系與矮星系碰撞時(shí)，矮星系往往因?yàn)橘|(zhì)量較小而更容易被大型星系吞噬，這個(gè)過程稱為？A.并合B.潮汐剝離C.吸積D.引力散射8.碰撞可以顯著改變星系的恒星速度分布。對(duì)于星系并合后的橢圓星系，其速度分布通常更接近于？A.線性速度曲線B.開普勒速度曲線C.雙峰或多峰速度分布D.均勻圓盤速度曲線9.星系碰撞過程中，氣體云之間的碰撞和摩擦可以壓縮氣體，提高氣體密度和溫度，這通常會(huì)觸發(fā)或加強(qiáng)什么過程？A.恒星形成B.恒星演化C.核球收縮D.星系盤瓦解10.哪種天文觀測(cè)證據(jù)可以間接支持星系碰撞模型？A.觀測(cè)到大量新形成的超巨星B.發(fā)現(xiàn)碰撞產(chǎn)生的引力透鏡效應(yīng)C.測(cè)量到碰撞后星系中心超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量急劇增加D.觀測(cè)到星系內(nèi)部存在異常高的金屬豐度二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共30分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。）11.簡(jiǎn)述星系碰撞過程中“潮汐力”是如何產(chǎn)生，并簡(jiǎn)要說(shuō)明它對(duì)星系結(jié)構(gòu)可能造成的兩種主要影響。12.解釋“星系并合”與“星系相互作用”之間的區(qū)別，并舉例說(shuō)明相互作用可能對(duì)旋渦星系的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生哪些具體改變。13.為什么說(shuō)觀測(cè)到形態(tài)扭曲、具有潮汐尾的星系是星系碰撞的有力證據(jù)？14.碰撞可以觸發(fā)星系內(nèi)的恒星形成活動(dòng)。請(qǐng)簡(jiǎn)述碰撞觸發(fā)恒星形成的可能物理機(jī)制。15.在研究星系碰撞時(shí)，理論模型（如數(shù)值模擬）與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間可能存在哪些主要的差異和挑戰(zhàn)？16.簡(jiǎn)要說(shuō)明星系碰撞對(duì)星系核球（SphericalBulge）和星系盤（Disc）這兩種主要結(jié)構(gòu)元素可能產(chǎn)生不同的影響。三、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)就下列問題進(jìn)行較為詳細(xì)的論述。）17.以一個(gè)具體的星系對(duì)（例如，草帽星系對(duì)M51/M52或風(fēng)車星系群）為例，詳細(xì)論述觀測(cè)到的哪些特征（形態(tài)、動(dòng)力學(xué)、恒星形成活動(dòng)等）可以支持它們之間發(fā)生過碰撞或強(qiáng)烈的相互作用，并解釋這些特征是如何形成的。18.探討星系碰撞對(duì)于理解宇宙中不同類型星系（如橢圓星系、旋渦星系、星系群/星系團(tuán)）的演化歷史和當(dāng)前結(jié)構(gòu)分布可能起到的作用。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.B5.B6.B7.C8.C9.A10.C二、簡(jiǎn)答題11.潮汐力是由星系內(nèi)部不同位置受到的引力差異引起的。在星系碰撞中，由于兩星系距離不同，導(dǎo)致星系一側(cè)的引力強(qiáng)于另一側(cè)，產(chǎn)生拉扯作用。主要影響包括：①拉出星系物質(zhì)，形成潮汐尾或潮汐瓣；②擾亂星系原有結(jié)構(gòu)，如旋臂形態(tài)、盤面。12.星系并合指兩個(gè)星系最終合并成一個(gè)單一的星系，核球通常融合；星系相互作用指兩個(gè)星系靠近，發(fā)生引力相互作用，可能改變彼此形態(tài)、速度，但不一定完全合并。相互作用可能改變旋渦星系的核球大小和形狀、觸發(fā)新的恒星形成、旋臂被拉伸變形或纏繞。13.碰撞產(chǎn)生的強(qiáng)大潮汐力會(huì)拉扯星系物質(zhì)，特別是氣體和塵埃，形成明顯的長(zhǎng)尾或環(huán)狀結(jié)構(gòu)（潮汐尾、潮汐瓣）。這些特征是星系自身引力無(wú)法產(chǎn)生的，是外部碰撞擾動(dòng)的直接結(jié)果，因此是碰撞證據(jù)。14.碰撞壓縮了星際氣體云，提高氣體密度和溫度，超過恒星形成的臨界密度。同時(shí)，碰撞過程中的引力擾動(dòng)和沖擊波也能觸發(fā)氣體云的引力不穩(wěn)定，導(dǎo)致氣體云坍縮，從而引發(fā)或加強(qiáng)恒星形成活動(dòng)。15.主要差異和挑戰(zhàn)包括：①模型依賴于簡(jiǎn)化假設(shè)（如氣體為流體、忽略反饋效應(yīng)等）；②觀測(cè)難以區(qū)分碰撞本身的影響與星系孤立演化的影響；③觀測(cè)數(shù)據(jù)往往不完整或分辨率有限，難以精確驗(yàn)證模型的細(xì)節(jié)；④碰撞過程非常復(fù)雜，涉及多物理場(chǎng)耦合，模型計(jì)算量大。16.對(duì)核球：碰撞產(chǎn)生的引力擾動(dòng)和潮汐力會(huì)破壞原有松散的核球結(jié)構(gòu)，將其物質(zhì)壓縮，促使更多物質(zhì)向中心集中，可能形成更致密、更大或橢球狀的新核球。對(duì)星系盤：碰撞的潮汐力會(huì)拉伸和扭曲星系盤，擾亂旋臂結(jié)構(gòu)，可能觸發(fā)盤內(nèi)的恒星形成，甚至可能形成星系棒或核棒。三、論述題17.以草帽星系對(duì)M51/M52為例：M51（大星系）的旋臂被M52（小星系）引力扭曲，形成明顯的“尾巴”或“鉤子”狀結(jié)構(gòu)，這是典型的潮汐力作用證據(jù)。M51的核球相對(duì)較小，而M52位于M51旋臂內(nèi)側(cè)，表明相互作用強(qiáng)烈。觀測(cè)顯示M51中心可能存在超大質(zhì)量黑洞，其活動(dòng)可能與引力相互作用有關(guān)。M52本身也顯示出被引力擾動(dòng)的跡象。這些形態(tài)和動(dòng)力學(xué)特征共同支持兩者發(fā)生過或正在經(jīng)歷顯著的相互作用。18.星系碰撞是改變星系結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)鍵機(jī)制。對(duì)于橢圓星系，普遍認(rèn)為它們是通過早期宇宙中大量小星系的并合形成的，碰撞并合過程形成了它們現(xiàn)在致密、隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的