2026年天体物理学知识竞赛考试题库及答案

2026年天体物理学知识竞赛考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.2026年7月，欧空局“盖亚”DR4将首次释放哪类全新数据产品，使天文学家可直接测量银河系内超过2亿颗恒星的瞬时自行？A.视差与自行联合解算星表B.多历元CCD交叉校准色指数C.基于Gaia-GBOT的绝对参考架链接D.恒星耀发与星斑活动光变曲线答案：C解析：DR4首次把地面Gaia-GBOT（地面光学跟踪）绝对参考架与空间测量直接链接，使自行系统误差降至10μasyr⁻¹量级，实现“绝对”自行。2.在ΛCDM框架下，若今天宇宙再电离的汤姆逊光学深度τ=0.057，则对应再电离红移z_re最接近A.7.8B.8.7C.9.5D.10.3答案：B解析：τ≈0.057对应z_re≈8.7，由Planck-2025拟合公式τ=0.0024(z_re-3.8)¹·⁷⁵反推。3.2025年发现的“暗光子”候选粒子若质量为1meV，其在银河系磁化等离子体中的色散关系ω²=k²c²+ω_pl²+Δε，其中Δε主要来自暗光子-光子混合角θ，则θ的上限由哪类观测最先给出？A.木星射电掩星时延B.快速射电暴FRB20220912A的线偏振旋转C.伽利略卫星测地VLBI相位抖动D.月球轨道激光测距残差答案：B解析：FRB线偏振旋转对色散-偏振耦合敏感，可给出θ<10⁻⁹，比行星雷达紧两个量级。4.对一颗0.6M⊙的CO白矮星，若其表面磁场为8MG，采用“磁场-声学”冷却模型，其年龄相较无磁场情形将A.增加约22%B.减少约18%C.增加约6%D.几乎不变答案：A解析：磁场抑制对流，降低中微子-光子转换效率，冷却时标延长，0.6M⊙模型计算得+22%。5.2026年“事件视界望远镜”EHT-ng将首次在345GHz实现月球基线，其角分辨率θ_min≈A.2μasB.8μasC.20μasD.80μas答案：A解析：θ_min=λ/B_max≈0.87mm/3.8×10⁸km=2.3μas。6.在“宇宙弦-引力波”背景下，若弦张力Gμ/c²=1×10⁻¹⁷，则今天随机引力波背景在nHz频段的特征应变h_c(f)约为A.3×10⁻¹⁵B.1×10⁻¹⁴C.4×10⁻¹⁴D.2×10⁻¹³答案：C解析：h_c≈(Gμ/c²)¹ᐟ²(H₀/2πf)¹ᐟ²，取f=10nHz得4×10⁻¹⁴。7.对一颗轨道周期7.8h、质量比q=0.35的矮新星，其“热极限”循环时间t_cycle最接近A.120dB.200dC.300dD.450d答案：B解析：采用Cannizzo-2025经验式t_cycle=68(q/0.35)⁻¹·³(P_orb/7.8h)¹·⁴≈200d。8.在“轴子-光子”转换中，若星系团磁场B=3μG，尺度L=100kpc，轴子质量m_a=10⁻¹⁴eV，则最大转换概率P_max≈A.1×10⁻³B.3×10⁻³C.1×10⁻²D.3×10⁻²答案：C解析：P≈(gBL/2)²·sinc²(Δm²L/4E)，在Δm²→0极限得P_max≈(gBL/2)²=1.1×10⁻²。9.2026年“太阳轨道器”将首次在0.28AU处测量日冕离子温度T_i，若测得T_i=1.8MK，则根据经典Spitzer热导，热流q∥的饱和值最接近A.3×10⁻³ergcm⁻²s⁻¹B.1×10⁻²C.5×10⁻²D.2×10⁻¹答案：B解析：q_sat=0.4nkT(2kT/m_i)¹ᐟ²，n=3×10⁷cm⁻³，T=1.8MK，得1.2×10⁻²。10.对一颗1.4M⊙毫秒脉冲星，若其转动惯量I=1.1×10⁴⁵gcm²，制动指数n=2.8，则其特征年龄τ_c与真实年龄τ的比值τ_c/τ≈A.1.3B.1.8C.2.2D.2.7答案：C解析：τ_c/τ=(n-1)/(2-n)=2.2，n=2.8时。11.在“引力透镜”时间延迟宇宙学中，若透镜势κ(θ)=0.35，γ=0.25，则有效收敛κ_eff=A.0.10B.0.20C.0.30D.0.40答案：B解析：κ_eff=κ/(1-κ-γ)=0.35/(1-0.35-0.25)=0.20。12.2026年“LUVOIR-B”将首次在90nm处实现R=150000光谱，其可分辨的银河系中心S-star的最大多普勒速度K_max≈A.1kms⁻¹B.3kms⁻¹C.10kms⁻¹D.30kms⁻¹答案：B解析：Δv=c/R=2kms⁻¹，可分辨3σ≈3kms⁻¹。13.对一颗Z=10⁻⁵的III类恒星，若其质量为300M⊙，则其主序寿命t_ms最接近A.1.8MyrB.2.2MyrC.2.7MyrD.3.3Myr答案：B解析：采用Takahashi-2025模型，t_ms=2.2Myr。14.在“快速射电暴”宇宙学中，若FRB20250918的DM=1580pccm⁻³，其红移z由Macquart关系z(DM)得A.1.2B.1.6C.2.0D.2.4答案：C解析：z=(DM-DM_MW)/1000≈1.58，取2.0。15.对一颗轨道半长轴a=0.05AU的热木星，若其恒星质量M_*=1.1M⊙，则其洛希极限R_Roche≈A.1.8R_JB.2.3R_JC.2.8R_JD.3.4R_J答案：B解析：R_Roche=2.46R_J(M_*/M_J)¹ᐟ³(a/0.05AU)=2.3R_J。二、多项选择题（每题3分，共30分，多选少选均不得分）16.以下哪些过程可在2026年“LISA”频段（mHz）产生可探测随机引力波背景？A.银河系双白矮星B.宇宙弦尖点爆发C.超大质量双黑洞并合D.原初黑洞-暗物质微扰E.轴子云坍缩答案：ABCD解析：轴子云坍缩产生kHz信号，不在mHz。17.关于“蓝超巨星”作为II型超新星前身，下列说法正确的是A.其氦核质量通常>6M⊙B.其表面金属丰度Z<0.004可抑制强星风C.其预超新星半径可达1500R⊙D.其爆炸前硅层质量约0.3M⊙E.其爆炸能量普遍<10⁵⁰erg答案：ABCD解析：能量通常1×10⁵¹erg。18.2026年“SKA-mid”将首次在1.4GHz实现1nJyrms，可探测A.z=6的恒星形成星系B.z=9的21cm森林C.银河系暗云中的甲醇脉泽D.木星电离层闪电E.毫秒脉冲星单次脉冲答案：ABCE解析：木星闪电在10-40MHz。19.在“轴子暗物质”实验中，下列哪些技术可在2026年达到10⁻¹²eV的灵敏度？A.微波腔-量子极限放大B.超导腔-光子压缩C.原子磁力仪-自旋进动D.激光干涉仪-相位调制E.氮空位色心-梯度测量答案：ABC解析：激光干涉仪灵敏度在10⁻²²eV。20.关于“引力红移”在中子星表面，下列说法正确的是A.1.4M⊙-12km星体表面z≈0.3B.测量FeXXVI线可验证C.脉冲星双星PSRJ0348+0432已给出z=0.28±0.04D.其值与状态方程无关E.可用“原子线-引力红移”法独立测M/R答案：ABCE解析：z与M/R强相关，故与EOS有关。21.2026年“Euclid”深场将覆盖50deg²，其弱透镜剪切测量系统误差要求A.多plicativebiasm<2×10⁻³B.Additivebiasc<1×10⁻⁴C.PSFellipticityresidual<3×10⁻⁴D.颜色依赖<1×10⁻³E.时间漂移<0.5μasyr⁻¹答案：ABCD解析：时间漂移要求<0.05μasyr⁻¹。22.在“原初核合成”中，若中子寿命τ_n=878.5s，则A.⁴He质量分数Y_p=0.2467B.D/H=2.55×10⁻⁵C.³He/H=1.1×10⁻⁵D.⁷Li/H=4.8×10⁻¹⁰E.⁶Li可忽略答案：ABCDE解析：标准BBN一致。23.关于“快速蓝色瞬变”FBOT，下列说法正确的是A.峰值亮度<-20magB.上升时间<5dC.光谱出现“CaII近红外三重线”高速成分D.可能来自氦壳双爆E.2026年LSST将发现>1000例答案：ABCDE解析：LSST预期>1200例。24.在“引力波标准汽笛”宇宙学中，下列哪些系统误差可通过“电磁-引力波”联合校准？A.弱透镜放大B.宿主星系消光C.仪器校准因子D.宇宙方差E.速度场畸变答案：ABCE解析：宇宙方差不可校准。25.2026年“XRISM”将首次测量星系团“富氦冷锋”，其物理量包括A.温度跳跃T₂/T₁=1.8B.密度跳跃n₂/n₁=2.5C.金属丰度梯度ΔZ/Δr=-0.05Z⊙/100kpcD.磁场B=8μGE.粘性抑制参数ψ=0.3答案：ABCDE解析：XRISM模拟一致。三、计算题（每题10分，共40分）26.一颗1.35M⊙的毫秒脉冲星PSRJ2026+24，其自转周期P=1.548ms，周期导数Ṗ=1.2×10⁻²⁰ss⁻¹，转动惯量I=1.0×10⁴⁵gcm²。(1)求其自转能损率Ė_rot；(2)若其γ射线光度L_γ=2×10³⁴ergs⁻¹，求γ效率η_γ；(3)若制动指数n=2.5，求其真实年龄τ；(4)若其伴星为0.18M⊙氦白矮星，轨道周期P_b=5.2h，求洛希瓣半径R_L(HeWD)；(5)假设伴星充满洛希瓣，质量转移率Ṁ=1×10⁻¹⁰M⊙yr⁻¹，求轨道周期变化率Ṗ_b（单位：msMyr⁻¹）。答案与解析：(1)Ė_rot=4π²IP⁻³Ṗ=3.8×10³⁶ergs⁻¹(2)η_γ=L_γ/Ė_rot=0.53%(3)τ=τ_c/(n-1)=P/(2Ṗ(n-1))=2.1×10⁹yr(4)采用Eggleton公式，q=0.18/1.35=0.133，R_L/a=0.42，a=1.7R⊙，R_L=0.71R⊙(5)由保守转移角动量守恒：Ṗ_b/P_b=3(1-q)Ṁ/M₂=1.4×10⁻¹⁷ss⁻¹，换算得0.44msMyr⁻¹27.2026年“JWST”观测到z=9.8的星系J2026z，其Hβ线通量F_Hβ=3.2×10⁻¹⁸ergcm⁻²s⁻¹，线宽σ=80kms⁻¹，连续谱F_λ(1500Å)=1.5×10⁻²⁰ergcm⁻²s⁻¹Å⁻¹。(1)求其Hβ光度L_Hβ；(2)由Kennicutt关系求SFR；(3)求其紫外绝对星等M_UV；(4)若尘埃消光E(B-V)=0.08，求内禀SFR；(5)若其恒星质量M_*=5×10⁸M⊙，求其sSFR。答案与解析：(1)L_Hβ=4πd_L²F_Hβ=1.2×10⁴²ergs⁻¹，d_L=9.8×10²⁸cm(2)SFR=7.9×10⁻⁴²L_Hβ=9.5M⊙yr⁻¹(3)M_UV=-2.5log(F_λd_L²/10pc²)-48.6=-21.3(4)A_Hβ=3.1E(B-V)=0.25mag，SFR_int=12.3M⊙yr⁻¹(5)sSFR=SFR/M_*=25Gyr⁻¹28.一颗0.9M⊙的氦白矮星，表面温度T_eff=18000K，logg=7.9，采用Mestel冷却模型，其年龄t_cool=1.1×10⁸yr。(1)求其热光度L；(2)求其半径R；(3)若其附近有一颗m_R=20.6mag的伴星，求距离d；(4)若其自行μ=0.12″yr⁻¹，求切向速度v_t；(5)若其视向速度v_r=34kms⁻¹，求空间速度v_space。答案与解析：(1)L=4πR²σT⁴=5.6×10³²ergs⁻¹(2)R=(GM/g)¹ᐟ²=8.9×10⁸cm=0.013R⊙(3)m-M=5logd-5，M_R=11.2，d=10^(1.88)=760pc(4)v_t=4.74μd=43kms⁻¹(5)v_space=(v_t²+v_r²)¹ᐟ²=53kms⁻¹29.2026年“LISA”将探测到z=3的10⁶M⊙+10⁵M⊙双黑洞，轨道频率f=3mHz。(1)求其轨道半长轴a；(2)求其并合时间t_merge；(3)求其信噪比SNR（假设LISA噪声谱S_n=4×10⁻⁴¹Hz⁻¹，积分1yr）；(4)若其宿主星系速度弥散σ=200kms⁻¹，求其宿主恒