2025年大学《天文学》专业题库- 星系中星际介质与星系核活动

2025年大学《天文学》专业题库——星系中星际介质与星系核活动考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪一种星际气体主要是由恒星风剥离原子外层形成？A.分子云B.HII区C.电离气体D.中性原子气体2.在星际介质中，哪种过程通常被认为是触发分子云collapse并最终形成原恒星的主要机制？A.恒星风压力B.自引力坍缩C.星系碰撞D.磁场加热3.下列哪种天文对象主要由电离氢（HII）和弥漫的尘埃组成，呈现红色或粉色，并围绕着一个年轻的、热星集中的区域？A.超星系团B.球状星团C.发射星云D.分子云4.根据萨根定律，通常认为哪类星系的中心几乎不包含活动星系核？A.旋涡星系B.椭圆星系C.不规则星系D.透镜状星系5.活动星系核（AGN）中心能量最可能来源于什么过程？A.恒星核聚变B.恒星风能量释放C.银河系磁场能量转换D.物质引力势能的释放6.类星体通常被认为是活动星系核的一种，其主要特征是：A.射电辐射极其强烈B.在光学波段呈现星状，但亮度极高C.主要发出强烈的红外辐射D.中心存在一个可见的、超大质量黑洞7.在AGN的吸积盘模型中，物质从中心黑洞落入过程中，温度和密度会怎样变化？A.温度降低，密度升高B.温度升高，密度降低C.温度升高，密度升高D.温度降低，密度降低8.以下哪种观测波段最适合探测来自星系核喷流中的高能粒子产生的同步辐射辐射？A.X射线B.红外线C.射电波D.可见光9.星系风的主要作用是：A.将恒星形成气体吹散，提高星系金属丰度B.将星际尘埃有效地清除出去C.加速星际介质的整体旋转速度D.促进分子云的形成和collapse10.证据表明，超大质量黑洞的质量与所在星系的哪些特征之间存在相关性？A.星系赤道面的磁场强度B.星系核的尘埃含量C.星系的总质量和bulge的大小D.星系团中其他星系的数量二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.星际介质的主要成分是________气体和________尘埃。2.分子云通常由约________%的分子氢（H2）和少量尘埃组成。3.HII区的边界通常由________等离子体与中性氢原子区之间的分界面决定。4.产生星际分子云的主要过程是____________和____________的冷却。5.恒星形成过程中，原恒星逐渐变热、变密，当核心温度和压力足够高时，将开始进行____________核聚变。6.AGN的能量输出主要是通过____________和____________两种形式。7.活动星系核根据其光谱特征，主要可以分为____________型、___________型和____________型。8.吸积盘中的摩擦力（或磁场耦合）将引力能转化为热能，导致吸积盘发出强烈的____________辐射。9.除了可见光和射电辐射，AGN在________射线波段也常常表现出极其明亮的信号。10.星系核活动对宿主星系的演化具有重要影响，其反馈作用可以____________恒星形成，也可以____________星系形态。三、名词解释（每题3分，共15分。请给出简洁、准确的定义）1.薄盘（ThinDisk）2.恒星形成效率（StarFormationEfficiency）3.球状星团（GlobularCluster）4.吸积（Accretion）5.核喷流（NuclearJet）四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述恒星风对星际介质的影响。2.分子云中恒星形成发生的条件有哪些？3.简要说明AGN的“萨根定律”及其可能的原因。4.射电星系与星系核活动有何联系？五、论述题（每题10分，共20分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题）1.试论述星际介质在星系形成和演化过程中的作用。2.阐述活动星系核（AGN）反馈机制对星系演化的可能影响，并讨论不同类型的反馈。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.C4.B5.D6.B7.C8.C9.A10.C二、填空题1.热离子，尘埃2.10-203.HII4.恒星风，超新星爆发5.氢6.射电，热辐射（或光学、X射线）7.类星体，射电，星系核（或quasar,radiogalaxy,Seyfertgalaxy）8.热辐射（或光学、X射线）9.X10.增加或提高，扰动或改变三、名词解释1.薄盘：指星际介质中与星系旋转方向基本一致，厚度远小于半径的盘状结构，主要包含气体和尘埃。2.恒星形成效率：指在单位时间内，星系（或特定区域）单位质量星际气体转化为恒星的比率。3.球状星团：指由大量古老恒星组成的、呈球状或近球状分布、密度在中心急剧增大的天体，通常位于星系晕中。4.吸积：指物质（如气体、尘埃）由于引力作用向另一个致密天体（如恒星、黑洞）螺旋式落入的过程，在此过程中释放引力能。5.核喷流：指从活动星系核中心区域沿对称轴（通常是旋转轴）高速喷出的、由相对论性粒子组成的等离子体流。四、简答题1.恒星风对星际介质的影响：恒星风是年轻、大质量恒星向外抛射的高速等离子流。它主要作用包括：加热周围的星际气体，提高气体温度；将气体向外推动，增加星际介质的压力，甚至将气体从星系中驱逐出去（形成星系风）；对气体云产生压力扰动，可能影响气体云的稳定性和恒星形成过程。2.分子云中恒星形成发生的条件：分子云是星际介质中密度最高、温度最低的区域。恒星形成主要发生在其中。关键条件包括：足够高的气体密度（高于临界密度，以便引力克服气体压力和磁场压力）；足够低的气体温度（便于分子形成和引力坍缩）；以及某种触发机制（如邻近超新星爆发的冲击波、星系碰撞或相互作用）来压缩气体云，使其达到引力坍缩的条件。3.AGN的“萨根定律”及其可能的原因：萨根定律指出，在一个封闭系统中，能量集中的趋势是不可避免的。应用于星系，该定律（或其类比）认为，一个星系的中心几乎总会形成或维持一个活动星系核（AGN），除非该星系缺乏必要的燃料（气体和尘埃）来维持AGN的活跃状态。其可能的原因是，即使在没有显著外部燃料输入的星系中，星系内部的重力坍缩、恒星形成或星系相互作用过程也可能将气体集中到中心区域，为AGN提供燃料。4.射电星系与星系核活动有何联系：射电星系是活动星系核的一种，其显著特征是从星系核发出极其强大的射电辐射。这种射电辐射是由中心超大质量黑洞吸积物质形成的强大喷流，在星系外部经过磁场加速的电子与磁场相互作用产生的同步辐射。因此，射电星系的“射电”特征直接源于其中心活跃的星系核活动。五、论述题1.试论述星际介质在星系形成和演化过程中的作用：星际介质是构成星系主体的物质环境，它在星系的全生命周期中扮演着至关重要的角色。首先，星际介质是恒星和行星的原材料。其中的气体（主要是氢和氦，以及少量重元素）和尘埃是形成新恒星和行星盘的物质基础。星际介质的密度、温度和动力学状态直接影响恒星形成的速率和星团的形成。其次，星际介质是恒星反馈作用的场所。恒星（特别是大质量恒星）通过恒星风、超新星爆发和星系风等方式，将能量、动量和重元素输运到星际介质中，这极大地影响着星际介质的物理性质和化学成分，并进而调控后续的恒星形成活动。第三，星际介质与星系核活动（AGN）密切相关。AGN喷流和风可以加热、压缩甚至驱逐星际介质，改变星系的气体分布和恒星形成潜力。反过来，星际介质（如冷的气体云）也可能被吸入AGN，为其提供燃料。第四，星际介质中的化学演化记录了宇宙元素合成和分布的历史，对理解星系形成和演化具有重要意义。总之，星际介质不仅是物质来源，更是能量传递、物质循环和化学演化的主要舞台，是理解星系形成和演化不可或缺的关键环节。2.阐述活动星系核（AGN）反馈机制对星系演化的可能影响，并讨论不同类型的反馈：活动星系核（AGN）位于星系中心，其中心超大质量黑洞通过吸积物质释放巨大能量，形成强大的反馈作用，深刻影响宿主星系的演化。这种反馈主要通过两种形式实现：辐射压力反馈和动力学（或星系风）反馈。*辐射压力反馈：AGN发出强大的电磁辐射（从射电到伽马射线），对周围的气体产生光压。当辐射能量密度超过气体压力时，光压会推开气体，阻止其向中心落入黑洞，从而抑制恒星形成。这种反馈在高密度的星系核区或当AGN活动剧烈时更为显著。*动力学反馈（或星系风）：AGN喷流和由吸积盘加热、加速的气体形成高速流出（流出流或星系风），将能量、动量和重元素输送到星系更大的尺度（甚至星系团尺度）。这种高速流出不仅能直接将气体吹散，减少恒星形成燃料，还能通过加热和扰动整个星系盘，改变星系的密度分布和旋转速度，甚至剥离星系外盘物质。*不同类型的反馈：反馈的强度和效果可能因AGN的类型（如类星体、射电星系、Seyfert星系）和宿主星系的性质（如星系质量、形态、密度）而异。例如，强烈的AGN活动可能通过动力学反馈迅速耗尽星系中心区域的恒星形成燃料，导致星系形成星族II恒星的速率下降，并可能改变星系核和内盘的结构。而在低密度或不规则星系中，A