2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——星系結(jié)構(gòu)與行星形成關(guān)系考試時(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)字母填在題后括號(hào)內(nèi)）1.在描述銀河系旋渦結(jié)構(gòu)時(shí)，以下哪一項(xiàng)是密度波理論的主要解釋?zhuān)緼.旋臂中恒星的實(shí)際密度顯著高于其他區(qū)域B.旋臂是恒星形成的主要場(chǎng)所，其物質(zhì)密度遠(yuǎn)超平均值C.旋臂處恒星運(yùn)動(dòng)速度因受到非引力相互作用而減慢D.旋臂是固定結(jié)構(gòu)，由大量恒星和氣體塵埃組成2.根據(jù)星云假說(shuō)，原行星盤(pán)中的冰線(xiàn)（IceLine）主要是指？A.恒星風(fēng)強(qiáng)度顯著減弱的邊界B.水冰能夠穩(wěn)定存在的溫度邊界C.巨行星能夠開(kāi)始形成物質(zhì)的密度邊界D.恒星與行星系統(tǒng)總質(zhì)量相等的分界線(xiàn)3.恒星形成主要發(fā)生在星系的哪個(gè)區(qū)域？A.核心球（Bulge）和核球（Halo）的密集區(qū)域B.旋臂（SpiralArms）和銀盤(pán)（ThinDisk）中C.星系暈（Halo）外圍的稀疏區(qū)域D.星系風(fēng)主要吹出的外盤(pán)區(qū)域4.對(duì)于星系環(huán)境中的行星系統(tǒng)形成，以下哪種說(shuō)法是正確的？A.所有類(lèi)型的星系都能產(chǎn)生類(lèi)似的行星系統(tǒng)B.旋渦星系中的行星系統(tǒng)普遍比橢圓星系中的更復(fù)雜多樣C.星系金屬豐度（Metallicity）對(duì)行星質(zhì)量分布沒(méi)有顯著影響D.星系核球中的密集恒星群通常有利于巨型行星的形成5.直接成像法探測(cè)系外行星的主要挑戰(zhàn)在于？A.行星自身不發(fā)光，難以從背景恒星光中分離B.行星公轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)低于恒星自轉(zhuǎn)速度，難以追蹤C(jī).大多數(shù)系外行星位于其恒星的“日盤(pán)”方向，被塵埃遮蔽D.所有的系外行星都位于其恒星的“日盤(pán)”方向，被塵埃遮蔽6.開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)目標(biāo)之一是？A.對(duì)銀河系中心超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行成像B.全面繪制宇宙的暗物質(zhì)分布圖C.大規(guī)模搜尋太陽(yáng)系類(lèi)地行星D.探測(cè)來(lái)自系外行星的大氣成分7.星系棒的引力作用對(duì)行星系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響是？A.提供原行星盤(pán)形成所需的大部分物質(zhì)B.加速行星在軌道上的運(yùn)動(dòng)速度C.增加行星與星際介質(zhì)碰撞的概率D.擾亂內(nèi)行星軌道，可能導(dǎo)致其不穩(wěn)定8.行星形成過(guò)程中的“雪線(xiàn)”現(xiàn)象與什么因素直接相關(guān)？A.恒星的表面溫度B.原行星盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度C.星際介質(zhì)的金屬豐度D.行星自身的引力大小9.比較不同金屬豐度的恒星伴隨的行星系統(tǒng)，通常發(fā)現(xiàn)？A.金屬豐度越高，行星系統(tǒng)越簡(jiǎn)單B.金屬豐度越低，巨型行星越普遍C.金屬豐度越高的恒星，其行星質(zhì)量分布越廣泛D.金屬豐度對(duì)行星半徑幾乎沒(méi)有影響10.超新星爆發(fā)作為星系反饋機(jī)制，對(duì)行星系統(tǒng)的主要影響可能包括？A.直接催化原行星盤(pán)的形成B.提供行星系統(tǒng)形成所需的大部分重元素C.通過(guò)沖擊波穩(wěn)定行星軌道D.降低行星系統(tǒng)的整體金屬豐度二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中橫線(xiàn)上）1.描述恒星在銀道面附近做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度隨距離銀心距離變化的曲線(xiàn)稱(chēng)為_(kāi)_______。2.在行星系統(tǒng)形成理論中，行星核心通過(guò)不斷吸積周?chē)鷼怏w和塵埃顆粒，達(dá)到一定質(zhì)量后才開(kāi)始快速捕獲大量氣體的理論稱(chēng)為_(kāi)_______。3.星系核球通常由古老的、金屬貧的恒星組成，其形狀更接近于________。4.星際介質(zhì)中的________和________是構(gòu)成原行星盤(pán)的主要物質(zhì)成分。5.當(dāng)觀測(cè)到一顆恒星的光譜線(xiàn)出現(xiàn)周期性、微小且對(duì)稱(chēng)的藍(lán)移和紅移時(shí)，這通常被解釋為存在一個(gè)________。6.行星形成過(guò)程中的“米氏極限”（MhillLimit）是指行星能夠通過(guò)引力穩(wěn)定捕獲彗星、小行星等較小天體的________。7.星系風(fēng)是來(lái)自星系中心區(qū)域的高速等離子體流，其主要作用之一是________。8.在星系結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期演化過(guò)程中，旋臂主要是通過(guò)________理論來(lái)解釋其形成和維持的。9.觀測(cè)表明，位于宜居帶內(nèi)的系外行星，其宜居性不僅取決于軌道距離，還與恒星的________和行星的________等因素密切相關(guān)。10.比較系外行星的徑向速度法探測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)金屬豐度較高的恒星往往更容易擁有________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述恒星在銀河系中運(yùn)動(dòng)的主要特征。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明原行星盤(pán)的構(gòu)成及其在行星形成過(guò)程中的作用。3.簡(jiǎn)述觀測(cè)上如何利用“凌日法”探測(cè)系外行星。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述旋臂密度波理論，并解釋該理論如何說(shuō)明旋臂中恒星和氣體塵埃的聚集現(xiàn)象及其對(duì)行星形成的影響。2.分析星系金屬豐度如何影響原行星盤(pán)的性質(zhì)，并進(jìn)一步闡述這如何導(dǎo)致圍繞不同金屬豐度恒星的行星系統(tǒng)在組成和結(jié)構(gòu)上可能存在的差異。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.A6.C7.C8.A9.C10.B二、填空題1.旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)2.雪線(xiàn)理論（或核心吸積理論）3.球狀體4.氣體，塵埃5.系外行星（或行星）6.軌道7.清除行星際介質(zhì)（或吹散原行星盤(pán)）8.密度波9.亮度（或活動(dòng)性），大氣10.巨型行星（或更多行星）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說(shuō)明恒星并非靜止，而是在運(yùn)動(dòng)。其次，描述其主要運(yùn)動(dòng)特征：圍繞銀心做近似圓形的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（給出軌道速度），公轉(zhuǎn)方向基本在銀道面附近（面運(yùn)動(dòng)），同時(shí)存在垂直于銀道面的向銀心運(yùn)動(dòng)分量（徑向運(yùn)動(dòng)）。最后可提及恒星自身還會(huì)進(jìn)行隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（熱運(yùn)動(dòng)）。2.解析思路：先說(shuō)明原行星盤(pán)是由中心年輕恒星吹出的物質(zhì)構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。然后列出其主要構(gòu)成成分：主要是氣體（主要是氫和氦，還有少量heavierelements）和塵埃（微米到厘米大小的固體顆粒，成分復(fù)雜）。最后說(shuō)明其作用：是行星（及褐矮星）形成的場(chǎng)所，盤(pán)中不均勻結(jié)構(gòu)（如密度波、旋臂）提供了引力不穩(wěn)定，觸發(fā)物質(zhì)聚集，最終形成行星胚胎。3.解析思路：首先描述凌日法的基本原理：觀測(cè)一顆遙遠(yuǎn)的恒星，當(dāng)另一顆較近的行星從該恒星前方經(jīng)過(guò)（凌日）時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其亮度發(fā)生短暫、周期性的下降。然后說(shuō)明如何利用這種亮度變化：通過(guò)精確測(cè)量亮度下降的深度（星等變化量Δm）和形狀（下降和上升的持續(xù)時(shí)間），可以推算出行星的大小（半徑），通過(guò)測(cè)量亮度變化的周期，可以確定行星的軌道周期，進(jìn)而估算其與恒星的距離（半長(zhǎng)軸）。最后可提及需要長(zhǎng)期、高精度的觀測(cè)才能獲得可靠結(jié)果。四、論述題1.解析思路：*理論概述：首先解釋密度波理論的基本思想：旋渦星系的旋臂并非固定結(jié)構(gòu)，而是局部的密度擾動(dòng)（密度波），像波浪一樣在星系盤(pán)中傳播。恒星和氣體塵埃會(huì)穿過(guò)這些旋臂，但速度與旋臂傳播速度不同。*旋臂形成：解釋旋臂的形成機(jī)制（如引力不穩(wěn)定、密度波激發(fā)等），強(qiáng)調(diào)旋臂是物質(zhì)密度相對(duì)較高的區(qū)域。*恒星與塵埃行為：解釋恒星（尤其是氣體較少的恒星）穿過(guò)旋臂時(shí)，受到局部引力擾動(dòng)會(huì)減速，可能被甩出或改變軌道，但整體仍隨星系旋轉(zhuǎn)。而氣體和塵埃則更容易被旋臂的密度波捕獲和聚集，導(dǎo)致旋臂中氣體塵埃含量顯著增加。*對(duì)行星形成的影響：推導(dǎo)結(jié)論：旋臂中物質(zhì)（特別是塵埃）的富集，為行星形成提供了更有利的條件（更多的原材料），可能提高了行星形成（尤其是巖質(zhì)行星和巨行星的早期形成）的效率和速率。同時(shí)，旋臂內(nèi)的劇烈引力相互作用和碰撞也可能對(duì)行星軌道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。2.解析思路：*金屬豐度與原行星盤(pán)：首先建立聯(lián)系：恒星的金屬豐度（形成時(shí)星際介質(zhì)中的重元素含量）直接影響其形成的原行星盤(pán)的初始成分和性質(zhì)。金屬豐度高意味著原行星盤(pán)中固體塵埃顆粒更豐富、更易形成。*對(duì)盤(pán)性質(zhì)的影響：說(shuō)明高金屬豐度如何影響原行星盤(pán)：可能形成更厚、更寬、更長(zhǎng)時(shí)間存在的原行星盤(pán)，固體物質(zhì)濃度更高，冰線(xiàn)更靠?jī)?nèi)。這可能導(dǎo)致：*巖質(zhì)行星形成更快、更大。*巨型行星更容易在更近的距離形成，并可能遷移到更廣泛的軌道區(qū)域。*對(duì)行星系統(tǒng)組成的影響：推導(dǎo)觀測(cè)上的普遍規(guī)律：圍繞高金屬豐度恒星的行星系統(tǒng)，往往觀測(cè)到更多