2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——恒星演化中的恒星質(zhì)量喪失考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.導(dǎo)致主序星晚期階段恒星風(fēng)增強的主要物理機制是？A.對流區(qū)的有效溫度降低B.核反應(yīng)速率急劇增加C.輻射壓力在對流區(qū)頂部的顯著增強D.恒星表面重力加速度的減小2.與簡單恒星風(fēng)相比，復(fù)雜恒星風(fēng)的主要區(qū)別在于其顯著增強主要得益于？A.更高的恒星表面溫度B.更大的恒星半徑C.CNO核循環(huán)產(chǎn)生的更高能量輸入D.更強的對流活動3.在雙星系統(tǒng)中，如果一顆星的質(zhì)量損失到低于其所屬星族的平均質(zhì)量極限（如白矮星），而另一顆星仍然在主序階段，那么長期來看可能發(fā)生的主要現(xiàn)象是？A.雙星系統(tǒng)解體B.發(fā)生潮汐捕獲事件C.較重的星開始快速質(zhì)量轉(zhuǎn)移給較輕的星D.兩顆星都進(jìn)入紅巨星階段并發(fā)生包層包里現(xiàn)象4.洛希極限描述的是？A.恒星內(nèi)部核反應(yīng)的速率極限B.恒星質(zhì)量與其光度之間的理論關(guān)系極限C.一個天體因自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與其表面重力相平衡的軌道半徑D.恒星演化過程中質(zhì)量損失的最大可能速率5.行星狀星云的主要形成原因是？A.超新星爆發(fā)的直接產(chǎn)物B.中子星快速旋轉(zhuǎn)噴發(fā)出的粒子流C.一顆晚型恒星（如AGB星）在其演化晚期向外部拋射物質(zhì)，其核心暴露形成的致密天體（白矮星）被殘留物質(zhì)反射和散射光線D.雙星系統(tǒng)中物質(zhì)通過羅伯茨軌道轉(zhuǎn)移形成的盤狀結(jié)構(gòu)6.對于一顆初始質(zhì)量大于太陽8倍的大質(zhì)量恒星，其最終演化殘骸最可能是？A.白矮星B.中子星C.紅巨星D.超大質(zhì)量黑洞7.恒星質(zhì)量損失對恒星最終演化和結(jié)局具有決定性影響，以下描述錯誤的是？A.對于初始質(zhì)量小于太陽的恒星，質(zhì)量損失程度對其最終成為白矮星的質(zhì)量有顯著影響。B.對于初始質(zhì)量大于太陽的恒星，質(zhì)量損失主要通過強烈的星風(fēng)進(jìn)行。C.恒星質(zhì)量損失過多（低于某個極限值）會阻止超新星爆發(fā)的發(fā)生。D.雙星系統(tǒng)中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移可以顯著改變兩顆成員星的演化路徑。8.白矮星表面觀測到的熱輻射主要來自其形成過程中殘留的？A.核反應(yīng)能量B.吸積的外部物質(zhì)C.來自伴星持續(xù)供應(yīng)的熱量D.星風(fēng)剝離過程中釋放的動能9.X射線雙星系統(tǒng)中，X射線的產(chǎn)生主要源于？A.恒星核心的核聚變反應(yīng)B.恒星表面強磁場加速的帶電粒子與磁場相互作用C.中子星或黑洞吸積伴星物質(zhì)時，物質(zhì)在落入致密天體前發(fā)生的碰撞和摩擦加熱D.行星狀星云內(nèi)部氣體碰撞激發(fā)產(chǎn)生的輻射10.AGB星（asymptoticgiantbranchstar）階段恒星質(zhì)量損失的主要形式和原因是什么？A.脈沖式星風(fēng)，由內(nèi)部振蕩驅(qū)動B.平穩(wěn)而強烈的恒星風(fēng)，由CNO循環(huán)加熱驅(qū)動C.通過羅伯茨軌道從伴星吸積物質(zhì)D.潮汐撕裂小行星或彗星形成物質(zhì)流二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題橫線上）1.恒星風(fēng)從恒星向外流散，使得恒星的質(zhì)量會隨著時間的推移而__________。2.當(dāng)雙星系統(tǒng)中一顆星的物質(zhì)越過另一顆星的洛希極限時，該物質(zhì)將不再圍繞原星體運行，而是會被__________捕獲并可能流向其表面。3.白矮星是經(jīng)過主序星和紅巨星（或AGB星）演化后，其核心在核燃料耗盡后，在自身__________作用下坍縮并電子簡并而形成的致密天體。4.大質(zhì)量恒星演化末期的劇烈質(zhì)量損失主要通過__________機制實現(xiàn)，這與主序星階段的簡單恒星風(fēng)有顯著區(qū)別。5.行星狀星云的“生命期”相對較短，因為構(gòu)成其物質(zhì)的外殼非常稀薄，并且正在被其中心的__________快速吹散。6.中子星是超大質(zhì)量恒星爆發(fā)為超新星后留下的核心殘骸，其形成與恒星初始質(zhì)量密切相關(guān)，通常認(rèn)為初始質(zhì)量大于太陽約__________倍時才會發(fā)生。7.潮汐力是由__________和__________之間的引力差異引起的。8.在研究恒星質(zhì)量損失時，__________（如天文學(xué)家赫茨普龍和羅素的名字首字母縮寫）圖是一個非常有用的工具，它展示了恒星的__________與光度之間的關(guān)系。9.恒星質(zhì)量損失不僅改變了恒星的最終命運，也產(chǎn)生了許多壯觀的天體現(xiàn)象，例如__________和超新星遺跡。10.對于致密天體（如白矮星、中子星、黑洞），只有當(dāng)雙星伴星的質(zhì)量足夠大，并且其軌道距離足夠近，使得物質(zhì)能夠越過洛希極限時，才可能發(fā)生__________過程。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述簡單恒星風(fēng)和復(fù)雜恒星風(fēng)的主要區(qū)別及其各自的主要驅(qū)動機制。2.解釋什么是洛希極限？它對雙星系統(tǒng)的演化可能產(chǎn)生哪些重要影響？3.為什么初始質(zhì)量不同的恒星最終會形成不同類型的殘?。ò装?、中子星、黑洞）？恒星質(zhì)量喪失在其中扮演了什么角色？4.簡述物質(zhì)從紅巨星或AGB星向外部拋射形成行星狀星云的過程及其主要物理機制。四、論述題（每題10分，共20分）1.詳細(xì)論述恒星質(zhì)量喪失如何影響大質(zhì)量恒星的演化路徑，并解釋其最終可能形成中子星或黑洞的條件。2.結(jié)合具體的天體物理現(xiàn)象（如觀測到的行星狀星云、X射線雙星等），論述恒星質(zhì)量喪失對于我們理解宇宙中天體形成和演化過程的重要性。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.B7.C8.A9.C10.B二、填空題1.減少2.另一顆星（或致密天體）3.重力4.恒星風(fēng)（或復(fù)雜恒星風(fēng)）5.白矮星（或中心殘?。?.8-107.相互繞轉(zhuǎn)的天體；其中一個天體8.HR；星等（或絕對星等）9.行星狀星云10.吸積三、簡答題1.答：簡單恒星風(fēng)主要由對流區(qū)的能量傳遞到恒星表面，導(dǎo)致表面物質(zhì)被加熱、電離并拋射出去，驅(qū)動相對較弱，適用于所有類型恒星，尤其低質(zhì)量恒星。復(fù)雜恒星風(fēng)主要發(fā)生在大質(zhì)量恒星內(nèi)部CNO循環(huán)效率高、輻射壓強大的區(qū)域，能量來源主要是CNO核反應(yīng)產(chǎn)生的輻射壓力，驅(qū)動非常強烈，只存在于大質(zhì)量恒星。區(qū)別在于能量來源（內(nèi)部輻射壓vs表面能量傳遞）和強度（弱vs強）。2.答：洛希極限是指在一個雙星系統(tǒng)中，一個天體圍繞另一個天體旋轉(zhuǎn)時，軌道上某處物質(zhì)所受的離心力與其所受中心天體的引力大小相等。在此半徑處，物質(zhì)不再能維持穩(wěn)定圍繞中心天體的軌道，而是會被甩掉或被另一顆星捕獲。洛希極限決定了物質(zhì)能否通過羅伯茨軌道從一顆星流向另一顆星，是雙星系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移、潮汐撕裂等過程的關(guān)鍵邊界。3.答：恒星的最終殘骸類型主要由其初始質(zhì)量決定。恒星核心在燃料耗盡后的引力坍縮情況不同：初始質(zhì)量小于太陽（約1倍）的恒星，核心坍縮后會因電子簡并壓力而停止，形成白矮星。初始質(zhì)量介于太陽（約1倍）和約8-10倍太陽之間的恒星，核心坍縮會克服中子簡并壓力，形成中子星。初始質(zhì)量大于約8-10倍太陽的恒星，核心坍縮會形成克服中子簡并壓力的黑洞。恒星演化過程中的質(zhì)量喪失（特別是晚期階段）會顯著改變其最終能達(dá)到的核心質(zhì)量，從而影響其最終的演化結(jié)局。質(zhì)量損失過多可能阻止超新星爆發(fā)，使大質(zhì)量恒星以直接坍縮黑洞的方式結(jié)束生命。4.答：紅巨星或AGB星在其演化晚期，核心的核反應(yīng)（如He閃、CNO循環(huán)）變得不穩(wěn)定或核心已耗盡燃料，能量主要來自內(nèi)部殼層的核反應(yīng)。強大的內(nèi)部輻射壓和內(nèi)部對流使得恒星外層極度膨脹、稀薄。同時，某些區(qū)域（如包層）的不穩(wěn)定或熱脈動（如立波振蕩）會將外層物質(zhì)猛烈地拋射到太空中。拋射的物質(zhì)富含重元素（由CNO循環(huán)合成），形成包圍著中心致密天體（白矮星）的厚厚星包層。當(dāng)中心白矮星暴露出來，其強大的輻射會將外層物質(zhì)加熱、電離，并散射星光，形成我們觀測到的行星狀星云。四、論述題1.答：恒星質(zhì)量喪失顯著影響大質(zhì)量恒星的演化路徑，主要體現(xiàn)在對核心質(zhì)量和最終命運的決定上。對于初始質(zhì)量大于8-10倍太陽的恒星，在其演化晚期，強大的復(fù)雜恒星風(fēng)會將大量物質(zhì)快速拋射出去，導(dǎo)致恒星的總質(zhì)量急劇減少。質(zhì)量損失的程度和速率直接影響著核心在核燃料耗盡時的質(zhì)量。如果核心質(zhì)量最終落在中子星質(zhì)量極限（約3倍太陽質(zhì)量）以下，則核心會坍縮形成黑洞。如果核心質(zhì)量介于白矮星極限和黑洞極限之間（約1.4-3倍太陽質(zhì)量），則會發(fā)生劇烈的超新星爆發(fā)（核心坍縮型超新星，如SN1987A），將大部分核心物質(zhì)拋射出去，僅留下致密的中子星。因此，恒星質(zhì)量損失的過程，特別是晚期強烈的星風(fēng)剝離作用，是大質(zhì)量恒星演化路徑上的關(guān)鍵調(diào)控因素，直接決定了它們最終是結(jié)束于黑洞，還是通過超新星爆發(fā)留下中子星。2.答：恒星質(zhì)量喪失是理解宇宙天體形成和演化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其重要性體現(xiàn)在多個方面：首先，它是決定恒星最終命運的核心因素，影響著白矮星、中子星和黑洞這三種主要的恒星殘骸的形成。其次，恒星質(zhì)量喪失產(chǎn)生了許多壯觀的天體現(xiàn)象，如行星狀星云（由晚型恒星拋射物質(zhì)形成，是研究恒星晚期演化、重元素分布和星際介質(zhì)的重要窗口）和超新星遺跡（由大質(zhì)量恒星爆發(fā)形成，是研究恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、元素合成和爆炸機制的重要途徑）。再次，質(zhì)量喪失過程產(chǎn)生的物質(zhì)流和吸積現(xiàn)象（如雙星系統(tǒng)中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移、黑洞或中子星的吸積盤）是驅(qū)動許多高能天體物理過程（如X射線發(fā)射