2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——星系演化和宇宙加速膨脹考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.根據(jù)星云假說，星系的形成始于：A.恒星的爆發(fā)B.星際云氣的引力坍縮C.附近星系的引力擾動D.宇宙微波背景輻射的相互作用2.旋渦星系和橢圓星系的主要區(qū)別之一在于：A.星系的整體大小B.星系的質(zhì)量C.星系的自轉(zhuǎn)速度D.星系中恒星的類型和年齡分布3.活動星系核（AGN）的能量主要來源于：A.恒星內(nèi)部核聚變B.星系際介質(zhì)的碰撞C.巨大的星系核黑洞的吸積和accretiondisk的摩擦D.超新星爆發(fā)4.哈勃定律描述了宇宙膨脹的哪個方面的規(guī)律？A.星系內(nèi)部恒星的運動B.星系與星系之間的距離隨時間的變化C.恒星與星系之間的距離關系D.星系團內(nèi)部的引力相互作用5.宇宙微波背景輻射是：A.宇宙大爆炸的直接遺骸B.星系形成過程中的熱輻射C.恒星內(nèi)部核聚變的產(chǎn)物D.星際介質(zhì)碰撞產(chǎn)生的輻射6.超新星Ia被用作標準燭光測量宇宙距離的原因是：A.它們的亮度非常高B.它們的亮度變化很小且可預測C.它們的體積非常巨大D.它們的光譜非常簡單7.暗能量被認為是導致宇宙加速膨脹的原因，其主要特征是：A.具有負壓強B.具有正壓強C.不與任何物質(zhì)相互作用D.主要分布在星系團內(nèi)部8.本星系團振蕩（BAO）探測到的宇宙尺度結(jié)構(gòu)是：A.星系團內(nèi)部的引力透鏡效應B.宇宙大尺度上物質(zhì)分布的周期性起伏C.星系內(nèi)部恒星的視向速度分布D.宇宙微波背景輻射的溫度漲落9.以下哪一項不是宇宙加速膨脹的觀測證據(jù)？A.哈勃圖的觀測數(shù)據(jù)B.宇宙微波背景輻射的偏振模式C.超新星Ia的標準燭光測量D.本星系團振蕩的探測結(jié)果10.如果宇宙中沒有暗能量，那么宇宙的未來命運將是：A.繼續(xù)膨脹，但膨脹速度逐漸減慢B.膨脹停止，進入靜態(tài)宇宙C.開始收縮，最終坍縮成大擠壓D.膨脹速度越來越快，最終達到光速二、填空題（每空2分，共20分。）1.星系按形態(tài)主要分為______星系、______星系和______星系。2.星系核是位于星系中心的區(qū)域，其中活動星系核（AGN）是具有強烈電磁輻射的星系核，其能量主要來源于______。3.哈勃定律指出，星系的視向速度\(v\)與其距離\(d\)成正比，即\(v=H_0d\)，其中\(zhòng)(H_0\)稱為______。4.宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸的______，它提供了關于早期宇宙的重要信息。5.暗能量被認為是導致宇宙加速膨脹的原因，其主要特征是具有______。6.超新星Ia被用作標準燭光測量宇宙距離，因為它們的______。7.本星系團振蕩（BAO）探測到的宇宙尺度結(jié)構(gòu)是宇宙大尺度上物質(zhì)分布的______。8.如果宇宙的總能量密度（包括物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量）大于零，則宇宙的幾何形狀是______。9.星系相互作用和合并是影響星系演化的重要因素，它們可以導致星系形成______和______。10.星系反饋機制，例如______和______，可以調(diào)節(jié)星系內(nèi)部的恒星形成活動。三、簡答題（每小題5分，共30分。）1.簡述星系形成的主要階段。2.解釋什么是星系核和活動星系核（AGN）。3.說明哈勃定律的觀測意義。4.描述宇宙微波背景輻射的主要特征。5.解釋什么是暗能量，并簡述其可能的作用機制。6.簡述宇宙加速膨脹對宇宙未來命運的影響。四、計算題（每小題10分，共20分。）1.假設某星系的視向速度為5000km/s，哈勃常數(shù)\(H_0=70\text{km/s/Mpc}\)，請計算該星系與地球的距離。2.假設一個星系的質(zhì)量為\(10^{12}M_\odot\)，其中\(zhòng)(M_\odot\)為太陽質(zhì)量，星系中恒星的平均壽命為10億年，如果星系中所有恒星都在同時形成，請估算該星系形成的年齡。五、論述題（10分。）比較星系合并模型和簡單恒星演化模型在解釋星系演化方面的異同，并說明它們各自的優(yōu)勢和局限性。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.C4.B5.A6.B7.A8.B9.B10.C二、填空題1.旋渦橢圓不規(guī)則2.巨大的星系核黑洞的吸積和accretiondisk的摩擦3.哈勃常數(shù)4.遺骸5.負壓強6.亮度變化很小且可預測7.周期性起伏8.凸9.星系棒星系核活動10.風反饋超新星爆發(fā)反饋三、簡答題1.星系形成的主要階段包括：原始星云階段、原恒星階段、星團形成階段、星系形成階段和星系演化階段。原始星云階段是星際云氣在引力作用下開始坍縮的階段；原恒星階段是坍縮的云塊中心形成高溫高壓的原恒星；星團形成階段是在原恒星周圍形成大量的年輕恒星，形成星團；星系形成階段是星團和孤立恒星相互引力作用，形成更大的星系結(jié)構(gòu)；星系演化階段是星系內(nèi)部恒星運動、星系相互作用和合并等過程，導致星系結(jié)構(gòu)和性質(zhì)隨時間發(fā)生變化。2.星系核是位于星系中心的區(qū)域，其中活動星系核（AGN）是具有強烈電磁輻射的星系核。AGN的能量主要來源于巨大的星系核黑洞的吸積和accretiondisk的摩擦。AGN可以表現(xiàn)為類星體、射電星、quasar等不同類型，它們是宇宙中最luminous的天體之一。3.哈勃定律的觀測意義在于它提供了宇宙膨脹的直接證據(jù)。哈勃定律指出，星系的視向速度與其距離成正比，這意味著宇宙中星系都在相互遠離，且距離越遠，相互遠離的速度越快。這表明宇宙是在膨脹的，并且膨脹的速度與時間有關。4.宇宙微波背景輻射的主要特征包括：黑體輻射譜、各向同性、存在微小的溫度漲落。宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸的遺骸，它來自于早期宇宙的等離子體冷卻后發(fā)出的光子，隨著宇宙的膨脹，這些光子被紅移到微波波段。宇宙微波背景輻射是研究早期宇宙的重要工具，它提供了關于早期宇宙的組成、演化和基本參數(shù)的信息。5.暗能量被認為是導致宇宙加速膨脹的原因，其主要特征是具有負壓強。暗能量是一種假設的能量形式，它均勻地分布在宇宙空間中，并且不與任何物質(zhì)相互作用。暗能量的負壓強可以產(chǎn)生一個排斥性的引力，導致宇宙加速膨脹。暗能量的具體性質(zhì)和作用機制目前還不太清楚，是現(xiàn)代宇宙學的一個重要研究課題。6.宇宙加速膨脹對宇宙未來命運的影響是，宇宙將繼續(xù)膨脹，并且膨脹的速度越來越快。如果宇宙的總能量密度（包括物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量）大于零，并且暗能量的負壓強占主導地位，那么宇宙將永遠膨脹下去，最終所有的星系都將相互遠離，直至溫度接近絕對零度，宇宙進入一個寒冷、黑暗和空曠的狀態(tài)。四、計算題1.根據(jù)哈勃定律\(v=H_0d\)，可得距離\(d=\frac{v}{H_0}=\frac{5000\text{km/s}}{70\text{km/s/Mpc}}\approx71.43\text{Mpc}\)。2.假設星系中所有恒星都在同時形成，那么星系形成的年齡\(t\approx\frac{\text{總質(zhì)量}}{\text{恒星形成率}}\)。由于題目沒有給出恒星形成率，我們可以假設恒星形成率是一個常數(shù)，那么星系形成的年齡就等于恒星的平均壽命。因此，該星系形成的年齡約為10億年。五、論述題星系合并模型和簡單恒星演化模型是解釋星系演化兩種不同的理論。星系合并模型認為，星系通過相互碰撞和合并來演化。在星系合并過程中，星系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會發(fā)生顯著的變化，例如形成星系棒、核球和核環(huán)等結(jié)構(gòu)。星系合并模型可以解釋一些觀測現(xiàn)象，例如橢圓星系的形成和星系環(huán)境的演化。但是，星系合并模型也存