2026年廣州市天文競賽雙星系統(tǒng)知識專項(xiàng)訓(xùn)練與解答一、選擇題（每題2分，共20題）說明：請選擇最符合題意的選項(xiàng)。1.在雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星圍繞共同質(zhì)心運(yùn)動的主要決定因素是（）。A.恒星的亮度B.恒星的半徑C.恒星的質(zhì)心位置D.恒星之間的距離2.以下哪種現(xiàn)象是食雙星系統(tǒng)的主要特征？（）A.光度曲線的長期變化B.周期性的光變C.伴星的徑向速度曲線D.雙星的軌道傾角接近90°3.在半détaché雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星的洛希瓣狀態(tài)通常是（）。A.完全重疊B.部分重疊C.完全分離D.僅伴星存在洛希瓣4.軌道周期為1天的雙星系統(tǒng)，其兩顆恒星的質(zhì)心距離大約為（）。A.0.1天文單位B.1天文單位C.10天文單位D.100天文單位5.以下哪種方法可以用來測量雙星系統(tǒng)的軌道半長徑？（）A.光譜分析B.視差測量C.周期性光變D.質(zhì)量函數(shù)計算6.雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量可以通過以下哪個參數(shù)確定？（）A.軌道周期B.光度曲線形狀C.伴星的視向速度D.恒星的色指數(shù)7.在密近雙星系統(tǒng)中，質(zhì)心位于主星內(nèi)部的情況稱為（）。A.W型雙星B.S型雙星C.D型雙星D.G型雙星8.雙星系統(tǒng)中，質(zhì)量轉(zhuǎn)移的主要驅(qū)動力是（）。A.引力勢能B.脈沖星輻射C.恒星的膨脹D.風(fēng)力作用9.以下哪種類型的雙星系統(tǒng)可能產(chǎn)生X射線？（）A.輕量級疏散星團(tuán)B.白矮星-中子星系統(tǒng)C.紅巨星-白矮星系統(tǒng)D.褐矮星-紅矮星系統(tǒng)10.雙星系統(tǒng)的軌道傾角對觀測結(jié)果的影響主要體現(xiàn)在（）。A.軌道周期測量B.質(zhì)量計算精度C.光度曲線形狀D.伴星光譜分析二、填空題（每空1分，共10題）說明：請根據(jù)題意填寫正確答案。1.雙星系統(tǒng)的軌道運(yùn)動遵循______定律，其動力學(xué)特征由兩顆恒星的______和______決定。2.食雙星的光變曲線形狀取決于______的相對大小和______的軌道傾角。3.在半détaché雙星系統(tǒng)中，主星的外層物質(zhì)可以延伸到______，但伴星的外層物質(zhì)主要受______的影響。4.雙星系統(tǒng)的質(zhì)量函數(shù)M可以表示為______，其中m是伴星質(zhì)量，M是主星質(zhì)量，a是軌道半長徑。5.X射線雙星系統(tǒng)中，高能輻射主要來自______的吸積過程，其溫度可達(dá)______K。6.雙星系統(tǒng)的軌道周期與軌道半長徑的關(guān)系由______公式描述，該公式與______有關(guān)。7.恒星演化過程中，密近雙星系統(tǒng)可能導(dǎo)致______或______的形成，從而改變系統(tǒng)的演化路徑。8.雙星系統(tǒng)的視向速度曲線可以用來測量______，其變化反映了______的軌道運(yùn)動。9.在密近雙星系統(tǒng)中，如果伴星位于主星的洛希瓣內(nèi)，會發(fā)生______現(xiàn)象，導(dǎo)致物質(zhì)持續(xù)轉(zhuǎn)移。10.雙星系統(tǒng)的分類主要依據(jù)______、______和______三個參數(shù)。三、簡答題（每題5分，共6題）說明：請簡要回答下列問題。1.簡述食雙星系統(tǒng)的光變曲線類型及其形成條件。2.解釋什么是雙星系統(tǒng)的洛希瓣，并說明其在密近雙星系統(tǒng)中的作用。3.比較半détaché雙星和完全détaché雙星在結(jié)構(gòu)和演化上的主要區(qū)別。4.簡述雙星系統(tǒng)中質(zhì)量轉(zhuǎn)移的機(jī)制及其對伴星演化的影響。5.說明如何通過觀測雙星系統(tǒng)的視向速度曲線來確定其軌道傾角。6.描述白矮星-中子星雙星系統(tǒng)可能產(chǎn)生的天體物理現(xiàn)象。四、計算題（每題10分，共2題）說明：請根據(jù)題意進(jìn)行計算并說明步驟。1.已知某雙星系統(tǒng)的軌道周期為5天，軌道半長徑為2天文單位，主星質(zhì)量為1.5倍太陽質(zhì)量，求伴星的質(zhì)量。2.某密近雙星系統(tǒng)中，主星半徑為1.0R☉，伴星半徑為0.5R☉，軌道半長徑為0.1天文單位，如果伴星位于主星的洛希瓣內(nèi)，計算物質(zhì)轉(zhuǎn)移的速率（假設(shè)轉(zhuǎn)移效率為10%）。五、論述題（每題15分，共2題）說明：請結(jié)合實(shí)例或理論，深入探討下列問題。1.分析雙星系統(tǒng)在恒星演化中的重要性，并舉例說明其對星族形成的影響。2.探討雙星系統(tǒng)中質(zhì)量轉(zhuǎn)移的長期演化后果，并說明其對觀測天文學(xué)的意義。答案與解析一、選擇題答案1.C2.B3.B4.A5.D6.A7.A8.A9.B10.B解析：1.雙星系統(tǒng)的運(yùn)動由質(zhì)心決定，質(zhì)心位置由兩顆恒星的質(zhì)心距離和相對質(zhì)量決定。3.半détaché雙星中，主星外層物質(zhì)部分延伸到洛希瓣，但伴星物質(zhì)受主星引力影響較小。4.軌道周期與軌道半長徑的關(guān)系由開普勒第三定律描述，短周期對應(yīng)小質(zhì)心距離。6.雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量由軌道周期和軌道半長徑通過開普勒第三定律計算。二、填空題答案1.開普勒；質(zhì)量；距離2.伴星；軌道傾角3.洛希瓣；主星引力4.M=m(1+m/M)3/(a3/π2G)5.中子星；1,000,0006.開普勒第三；引力常數(shù)7.白矮星；中子星8.伴星質(zhì)量；軌道運(yùn)動9.共生演化10.質(zhì)量比；軌道周期；軌道傾角解析：4.質(zhì)量函數(shù)M反映了伴星質(zhì)量對軌道運(yùn)動的影響，公式中G為引力常數(shù)。5.中子星吸積物質(zhì)時產(chǎn)生高能X射線，溫度可達(dá)百萬開爾文。三、簡答題答案1.光變曲線類型：-淺食（橢圓食）：伴星部分進(jìn)入主星盤面，光變幅度較小。-深食（環(huán)食）：伴星完全遮掩主星，光變幅度較大。形成條件：軌道傾角接近90°，伴星半徑小于或等于主星。2.洛希瓣：恒星物質(zhì)逃逸的臨界球面，若伴星物質(zhì)超出洛希瓣，會發(fā)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移。作用：限制物質(zhì)交換范圍，影響雙星演化。3.半détachévs完全détaché：-半détaché：主星外層物質(zhì)延伸至洛希瓣，伴星受影響較小。-完全détaché：兩顆恒星完全分離，物質(zhì)交換僅通過引力波。4.質(zhì)量轉(zhuǎn)移機(jī)制：恒星膨脹或密度不均導(dǎo)致物質(zhì)從主星流向伴星，形成吸積盤，可能觸發(fā)X射線發(fā)射。5.軌道傾角測量：通過視向速度曲線的振幅和相位關(guān)系，結(jié)合光變曲線，可反演出軌道傾角。6.白矮星-中子星系統(tǒng)現(xiàn)象：-X射線脈沖：中子星快速自轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性輻射。-超新星遺跡：伴星坍縮形成中子星，主星殘留為白矮星。四、計算題答案1.計算伴星質(zhì)量：開普勒第三定律：P2∝a3/MM=a3/P2G=(23)/(52×6.674×10?11)≈0.5M☉2.物質(zhì)轉(zhuǎn)移速率：質(zhì)量轉(zhuǎn)移率Q=(4π/3)GMμ?/R2μ?=10%Q=0.1(4πG(1.5+0.5)M☉/0.1AU)≈6×10??M☉/年五、論述題答案1.雙星系統(tǒng)對恒星演化的影響：-觸發(fā)恒星形成：疏