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认识星空_华中农业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.超新星的分类主要依据它的参考答案:光谱_光变曲线2.下图中哪段时期火星在向西“逆行”？【图片】参考答案:03/06-05/183.Cygnus X-1被认为一个黑洞候选体，做出这一判断的依据是【图片】参考答案:X射线光变时标小于1s，说明辐射X射线的天体的直径不超过km_由伴星谱线的多普勒位移，推测出另颗星的质量大于中子星质量上限4.以下关于星族III恒星的描述错误的是参考答案:星族III恒星发出的可见光辐射随宇宙膨胀已经红移到了微波波段5.一般来说星团中的成员星具有相同的参考答案:化学元素丰度_年龄6.1980年代，维拉·鲁宾通过以下哪项工作使科学界广泛接受暗物质存在的观念的？参考答案:观测漩涡星系的旋转曲线7.人类第一颗人造卫星是哪个国家发射的？参考答案:苏联8.黑洞能产生以下物理效应参考答案:时间膨胀_引力透镜_潮汐力_引力红移9.最早用望远镜发现了木星的4颗卫星的科学家是？参考答案:伽利略10.下列关于中子星的说法正确的是？参考答案:其是由英国女天文学家乔瑟琳•贝尔于1967年发现。
_其又被称为“脉冲星”。
_其直径为几十千米，质量相当于太阳的质量，密度极高，约为水的10的14次方倍，大体相当于原子核内部的密度。
_一个重要特征是存在强度极高的磁场，超过10的12次方高斯。
11.下面关于木星的结构说法正确的是？参考答案:木星内部7000千米的深处，氢呈液态。
_深度大约60000千米处，存在一个由岩石、金属和氢元素化合物组成的固态内核。
_从木星表面到内部，温度和密度都越来越高。
12.活动星系核的统一模型包含的结构有【图片】参考答案:超大质量黑洞_喷流_吸积盘_气体云13.发现火星上最大峡谷水手谷的探测器是？参考答案:水手9号14.关于双星，以下说法正确的是参考答案:双星研究有助于检验广义相对论_双星研究有助于测量恒星的质量_双星研究有助于寻找黑洞15.下列关于赫罗图说法正确的是？参考答案:赫罗图的横坐标也可用恒星的光谱型、色指数，纵坐标也可用恒星的绝对星等表示。
§1. 类星体与活动星系核§1.1 活动星系核的分类活动星系(active galaxy)是一类特殊的星系, 其上存在着猛烈的活动现象或剧烈的物理过程，如超过恒星内部核反应的产能，相对论性高能粒子的产生，非热辐射，高能X 和γ射线，物质的喷射和爆发现象等。
但是，活动星系上的这些现象和过程主要发生在星系的核心，或者是从核心引发出来。
活动星系的核心即为活动星系核(active galactic nuclei, 简称AGN)。
在现代一般的文献中，除非特别指明，并不严格地区分活动星系和活动星系核，两者都用AGN 表示。
严格地定义活动星系核是很难的，至今没有一个统一的量化标准。
通常是根据活动星系核的主要观测特征来判断。
AGN 的观测特征主要有：(1) 明亮的致密核区。
有些AGN ，如类星体，只能观测到致密核区，其巨大的辐射光芒掩盖了星系的其余部分；有些AGN ，虽然可观测到星系，但致密核区的辐射占了星系总辐射的相当大的部分。
AGN 的光度在1043 ～ 1048 erg s -1,比正常星系高得多。
但尺度很小，一般认为，小于0.1 pc.(2) 在某些波段，如射电、光学、X 射线等，存在非热致连续辐射。
此时，谱呈幂律形式：νF ∝αν−，且辐射是偏振的。
或者，在某些波段的辐射是热致的，或以热辐射为主，但热辐射并不起源于恒星。
(3) 存在强的原子和离子发射线。
(4) 连续辐射的强度，发射线的强度和轮廓，偏振等可能随时变化。
(5) 具有比正常星系更强的发射高能光子（X 和γ射线）的能力。
具有以上全部或部分特征的称为活动星系核。
有些天体，如类星体，具有以上全部特征，是活动性最强的AGN 。
有些天体，只具有部分特征，如蝎虎天体，也是典型的AGN 。
有些星系，如银河系，中心有星系核，可能满足上面的(2)～(5)，但核的辐射功率小，与整个星系的辐射相比微不足道，这种星系核不称为活动星系核。
活动星系核包含很多品种。
活动星系核（AGN）统一模型简述天体物理系PB04203071 汪洋活动星系核是近来天体物理学中非常活跃的研究领域。
因为活动星系核涉及到天体物理中的最基本的问题，他在能量产生、辐射机制和宇宙论这些基本问题中占有关键的地位。
通过对活动星系核的研究，能够验证一些在实验室条件下无法产生的物理过程，验证一些重要的物理规律。
活动星系核的研究主要是源于对于特殊星系得研究。
与普通星系相比，特殊星系表现出不同寻常的特殊性质：包括形态上有致密的核区；核区有很高的光度，有强射电、红外和X 光辐射，且光度变化快，有较强的偏振；它们的光谱中会都有较宽的发射线，以及在通常情况下很难出现的高激发、高电离的禁线；在动力学特征上，特殊星系中在核区周围可以观察到高速的、非圆周运动的天体。
可以看到，特殊星系得特殊性主要的就集中在它的核区上。
由于观测到的特殊星系有很多不同的形态（正是因为他们不同于通常星系，无法划分类别，才将其归于特殊星系中），所以各种活动星系核之间有很大的差别。
也正因为如此，对这些星系核的分类以及建立模型是非常重要的。
最理想的情况是，用一个模型就能个解释所有的这些现象，这样显然就会对研究产生极大的帮助。
而且统一的模型也符合物理规律的“简单，普遍”的性质。
而直到目前的研究，有一种理论能够很好的解释AGN的很多性状，这就是黑洞吸积盘的模型。
这个模型也迄今为止被认为是比较完美的一个模型。
这个理论的基本思想使：在这些活动星系核的中心有一个巨大的黑洞，在黑洞周围围绕着星际尘埃形成巨大的吸积盘。
这正是活动星系和巨大能量的来源，高能射电、红外、X光辐射，以及光谱中的禁线等等，都可以用黑洞吸积模型所产生的极端条件来解释。
另一方面，活动星系核的活动周期，光度，谱线的不同可以用吸积盘的遮蔽来解释，AGN的不同主要是由于观测上的原因。
这就是黑洞吸积盘模型的一个示意图：一个环状的吸积盘围绕在中央黑洞的周围。
要了解活动星系核的这个模型，首先应该先直到对于活动星系和分类以及他们的特性和相互之间的不同，这样才能够对于怎样用统一模型去解释活动星系核有所理解。
天文学专业一、培养目标培养学生具有坚实的数学和物理基础和天体物理前沿知识，了解天文学最新进展，熟练使用计算机，受到全面的素质教育，具有从事本学科以及相关学科研究的能力。
毕业生将获得理学学士学位，适应到国家天文台、研究所和高等学校，从事科研和教学工作，以及在高科技产业从事科研技术开发工作；可继续攻读本学科及相关学科的硕士、博士学位。
二、学制、授予学位及毕业基本要求学制： 四年授予学位： 理学学士课程设置的分类及学分比例如下表：类 别 学 分 比 例（%）通 修 课 70 41.92-42.68学科群基础课 63-66 38.41-39.52专 业 课 ≥20 11.98-12.20任意选修课 3 1.80-1.83毕 业 论 文 8 4.79-4.88合 计 164-167三、修读课程要求要求修读的课程分为四个层次，每个层次的课程设置及结构如下：1、通修课：（70学分）参照学校关于通修课的课程要求。
其中物理类理论课程以本专业要求为准，以下课程也作为本专业的通修要求：电子线路基础实验（1学分）、大学物理―现代技术实验(1.5学分)、大学物理－研究性实验(1.5学分)；2、学科群基础课：（63-66学分）MA02*（数学类课程）：（11学分）复变函数（A）（3学分）、数理方程（A）（3学分）、计算方法(B)(2学分)、概率论与数理统计(3学分)；ES72*（电子类课程）：（7学分）电子技术基础（1）（2学分）、电子技术基础（2）（2学分）、电子技术基础（3）（3学分）；PH02*（物理类课程）：（45-48学分）物理讲坛（2学分）、力学（甲型）（4学分）、热学（3学分）、电磁学(4学分)、理论力学(4学分)、光学(4学分)、原子物理(4学分)、电动力学(4学分)、量子力学A(6学分)和量子力学B(4学分)（二选一）、计算物理A(核科学类)(3学分)和计算物理B(非核科学类)(3学分)（二选一）、热力学与统计物理(4学分)、固体物理学A(4学分)和固体物理学B(3学分)（二选一）、物理学专业基础实验（2学分）；3、专业课：（选≥20学分）PH03*（物理类课程）：（11学分）天体物理概论（4学分）、实测天体物理学（3学分）、恒星物理（4学分）。
第五章星系：大尺度结构的基本砖块5.1 银河系（Milky Way）银河系是一个圆盘状的恒星系统。
直径约50kpc，厚度约2kpc。
主体部分称为银盘，中心为一个半径约4kpc 的大质量棒状核心，是一个棒旋星系。
银河系被直径约为100kpc 的银晕笼罩。
银晕外面范围更广、更稀薄的叫银冕。
银河系整体作较差自转。
越靠中心自转速度越快。
银河系中心位于人马座方向。
太阳位于银道面以北约8pc 处，距银心约8.5kpc。
银河系具有旋臂结构，从银河中心伸出四条旋臂：人马臂、英仙臂、猎户臂、盾牌臂。
银河系除了自转以外，还朝着麒麟座方向以211km/s 的速度飞奔。
银河系是一边旋转一边向前飞行，象一个巨大的飞碟。
包含恒星总数在3000 亿颗以上。
银河系的年龄估计在100 银河系的质量约为1012M⊙，亿年以上。
5.2 星系有两种云雾状的天体系统。
一种是和银河系类似的恒星系统，称之为河外星系。
仙女座大星云实际上应称为仙女座星系。
另一种是弥漫星云，是体积巨大，密度非常稀薄的天体。
这是真正的星云。
如果星云内部或附近有恒星，受恒星发射紫外辐射的激发，星云里的气体发出荧光，就成为发射星云。
其光谱为明线光谱。
如猎户座大星云，三叶星云等。
如果附近的恒星辐射较弱，不能使气体激发发光，只能反射恒星的光，就成为反射星云。
其光谱为暗线光谱。
如果星云内部或附近没有恒星，则成为暗星云，只有在背景衬托下才能被看见，如马头星云。
星系的分类一般用Hubble 分类法，按其形态分为1）椭圆星系，用En 表示2）旋涡星系，用S 表示。
旋涡星系有一个称为核球的核心，核球外面是一个圆盘状的旋臂结构。
按核球大小和旋臂展开程度可分为Sa, Sb, Sc 等次型。
3）棒旋星系，用SB 表示。
与旋涡星系类似，也有旋臂结构，但核心是一个棒状物。
也可进一步细分为SBa, SBb, SBc 等次型。
银河系为SBc 型。
4）不规则星系，用Irr 表示。
不规则星系没有一定的形状，没有可辨认的核，也没有旋臂结构。
科普知识探索宇宙中的星系聚集星系是宇宙中最基本的构成单位，它们是由恒星、行星、星云和其他天体组成的庞大系统。
而星系聚集更是一种普遍存在于宇宙中的现象，本文将探索宇宙中的星系聚集，并介绍其中的一些具体形式和原理。
一、星系聚集的基本原理在宇宙中，星系并不是孤立存在的，它们经常以各种形式相互聚集。
这种星系聚集的现象可以归结为引力相互作用的结果。
根据引力定律，星系中的物体相互之间会产生引力作用，如果其中一些星系的引力较强，就会吸引周围较弱引力的星系向自己靠拢，从而形成星系聚集。
二、星系团（Galaxy Cluster）星系团是由数十到数千个星系组成的大型聚集体。
星系团通常以巨大的引力束缚在一起，其中最大且最有重力影响的星系被称为中心星系。
星系团内的星系相互作用密切，不仅有重力相互影响，还可能发生星系碰撞和并合等现象。
星系团的形成是宇宙中最大的结构之一，对研究宇宙演化和暗物质的分布具有重要意义。
三、星系群（Galaxy Group）星系群是由数个星系组成的较小聚集体，通常比星系团小得多。
星系群内的星系之间的相互引力作用较弱，所以星系群相对不太稳定，各个成员星系可能被其他星系的引力影响而发生轨道变化。
星系群在宇宙中广泛分布，是宇宙中星系聚集程度较低的一种形式。
四、星系团和星系群的关系星系团和星系群可以看作是一种从大到小的聚集层级关系。
星系团由多个星系群聚集而成，而星系群则是由多个星系聚集而成。
这种聚集层级在宇宙中形成了星系的真正“大规模结构”，这些结构的研究对于揭示宇宙演化的规律具有重要意义。
五、星系超团（Galaxy Supercluster）星系超团是由数十个或数百个星系团和星系群组成的更大规模的星系聚集体。
星系超团的跨度可以达到数百万光年，是宇宙中最大的结构。
星系超团内的星系团和星系群之间通过引力相互作用，形成了复杂的结构和层级关系。
总结起来，星系聚集是宇宙中常见的现象，这种聚集是由星系之间的引力相互作用而形成的。
目录摘要 (II)第一章活动星系核特征及分类 (1)1.1活动星系核的观测特征 (1)1.2 活动星系核的分类 (1)第二章活动星系核的统一模型 (6)2.1 活动星系核中心黑洞物理机制 (6)2.2 活动星系核的统一模型 (7)第三章未来展望 (12)Abstract (16)Keywords (16)摘要20世纪60年代初发现了类星体，这一重大发现吸引了大批天文学家和物理学家。
经过40来年的发展，类星体与活动星系核已成为天体物理的一个独立的分支学科。
现在各种大型、先进的地面望远镜和空间设备无不把类星体与活动星系核作为它们的主要科学目标之一。
类星体与活动星系核仍然是现代天体物理的最活跃的研究领域之一。
目前最广为接受的AGN统一模型就是在黑洞+吸积盘模型的基础上加上取向效应对观测结果和分类的影响。
关键词活动星系核，统一模型，黑洞第一章活动星系核特征及分类1.1活动星系核的观测特征AGN的观测特征主要有：(1)明亮的致密核区。
有些AGN，如类星体，只能观测到致密核区，其巨大的辐射光芒掩盖了星系的其余部分；有些AGN，虽然可观测到星系，但致密核区的辐射占了星系总辐射的相当大的部分。
AGN的光度在1043～1048erg s-1，比正常星系高得多。
但尺度很小，一般认为，小于0.1 pc。
(2)在某些波段，如射电、光学、X射线等，存在非热致连续辐射。
此时，谱呈幂律形式，且辐射是偏振的。
或者，在某些波段的辐射是热致的，或以热辐射为主，但热辐射并不起源于恒星。
(3)存在强的原子和离子发射线。
(4)连续辐射的强度，发射线的强度和轮廓，偏振等可能随时变化。
(5)具有比正常星系更强的发射高能光子（X和γ射线）的能力。
具有以上全部或部分特征的称为活动星系核。
有些天体，如类星体，具有以上全部特征，是活动性最强的AGN。
有些天体，只具有部分特征，如蝎虎天体，也是典型的AGN。
有些星系，如银河系，中心有星系核，可能满足上面的(2)～(5)，但核的辐射功率小，与整个星系的辐射相比微不足道，这种星系核不称为活动星系核[1]。
1.2 活动星系核的分类下面简单介绍一下最主要的AGN子类。
(1)类星体1.类星类星体是光度最大的活动星系核，最早是通过射电观测发现的。
类星体的辐射非常强以致于掩盖了其寄主星系发出的光而使得寄主星系无法分辨。
类星体光学图像类似恒星，但是很多源被一个低表面亮度的晕所包围，来自于寄主星系的星光辐射。
少数类星体还呈现出其它形态，如单侧或双侧的喷流结构。
类星体和Seyfert星系虽然在总体上具有一些不同的特征，但是光度最大的Seyfert星系与类星体在光度上是重叠的，它们在光度上是一个连续的序列。
虽然现已确定类星体是活动星系核，哈勃空间望远镜也已观测到某些类星体所在的星系(寄主星系)，但从地面望远镜看去，除极少数外，绝大多数类星体是恒星状天体。
这意味着类星体的角直径小于1"。
利用这个特征很容易将类星体与一般的有视面天体(如星系)区分开。
类星体的照片,完全是恒星图像。
哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST)可以将低红移类星体的像分解开，其寄主星系具有各种形态。
有些类星体的星像外可以看到喷流。
通常喷流出现在射电波段，有些也在光学波段或X射线波段。
2.强的发射线类星体光谱中有很强的发射线，包括允许线和禁线。
按照线宽，发射线明显可分为两类。
宽线，其半峰全宽在1000–15000 km s-1,典型值4000–5000 km s-1，只有允许线；窄线，其FWHM在200–2000 km s-1,典型值600km s-1，主要是禁线。
发射线是区别类星体和恒星、正常星系的最重要的观测特征。
3.连续光谱类星体的连续辐射谱与绝大多数恒星明显不同。
4.光变观测表明，类星体的光学辐射常有变化，光变是类星体的普遍特征。
类星体的光变没有发现明显的周期性。
光变时标一般为几年，但也观测到时标更短（如几天）的微小变化。
从光变时标推断，类星体的尺度只有几光日。
光变幅度一般在0.1-0.2星等以下，但也有少数类星体(如光学激变类星体，或OVV)的光变幅超过0.5。
另外，发射线的强度和轮廓也经常发生变化。
5.大红移所有类星体的发射线都朝光谱的红端移动，但每个类星体的各条发射线的红移量相同。
红移是类星体的基本特征之一。
河外天体的光谱都有红移，但类星体的红移是最大的。
6.高光度类星体的光度很大。
类星体与赛弗特星系各方面的性质极为相似，实际上，赛弗特星系在光度上是类星体的暗端。
为了区别两者，通常给类星体的光度定一个下限，即要求绝对星等M<-23等。
(2)Seyfert星系1908年，美国天文学家Fath在Lick天文台得到了NGC 1068的光谱，首先注意到NGC 1068的光谱中有许多发射线；1918年，美国Lowell天文台的Slipher得到了NGC 1068的高质量光谱，指出其发射线光谱类似于行星状星云的光谱。
NGC 1068是一个有恒星状明亮核心的星系。
还有一些星系与它类似。
Seyfert认为，这些有明亮核心的星系可能组成特别的类型。
1943年，Seyfert得到了包括NGC 1068在内的六个这样的星系(NGC 1068，NGC 1275，NGC3516，NGC4051，NGC 4151和NGC 7469)的光谱。
他发现，光谱中有许多很宽的发射线，线宽可达几千km s-1。
Seyfert的研究并未引起人们足够的重视。
1955年，NGC 1068和NGC 1275被发现是射电源。
此后，人们才广泛地开展对这类星系的研究，并以先驱者Seyfert的名字来命名这类星系。
特别是，类星体被发现后，人们注意到，Seyfert星系与类星体极为相似。
Seyfert星系的主要观测特征为：1.明亮的核，核很小，不可分解。
与类星体不同的是，地面望远镜可以观测到寄主星系，一般是Sa型或Sb型旋涡星系。
2.光谱中有大量的高电离发射线，包括允许线和禁线。
发射线的宽度明显分为两类：宽线和窄线。
允许线可以是宽线，也可以是窄线,通常是在宽线上叠加了窄线。
而禁线总是窄线。
氢线往往是最宽的，可达104km s-1。
光谱中也能看到寄主星系恒星的吸收线。
3.光学连续光谱很蓝，有明显的紫外超。
红外辐射很强，有明显的红外超。
从紫外到红外，连续光谱近似为幂谱，辐射既有热成分，也有非热成分。
有些Seyfert星系是射电源，但射电辐射不如射电噪类星体或射电星系强。
Seyfert星系也是X射线源。
相对于其它AGN，Seyfert星系的软X射线似乎更强。
Seyfert星系的X射线谱大体上是幂律谱。
Seyfert星系的光学、红外、X射线等都观测到光变。
4.Seyfert星系是低光度星系，M>-23。
Seyfert星系是比类星体光度低的AGN，寄主星系一般可以分辨，且大部分为漩涡星系。
Seyfert星系一般是射电宁静的。
从光学光谱上看，它们具有比较强的高电离发射线。
Seyfert星系高电离发射线产生的物理图像是:星系中心为一个产生连续谱的区域，外层为大量以团块状形式存在的气体，气体有比较高的速度，在中心连续谱的照射产生发射线。
天文学家认识到这些发射线可以归入两个不同速度展宽的系统，可能来自不同的区域，并依此将Seyfert星系分为1型和2型。
Seyfert 1星系有两组彼此重叠的发射线，一组是窄线，来自低密度区，宽度仅为几百公里每秒;另一组是宽线，线宽可以达到1000 km s-1以上，宽线系统中缺少禁线，表明电子密度很高。
而Seyfert2星系只有窄的允许线和禁线。
但是这种二分法并不是绝对的，从I型AGN到II型AGN更象是个连续的过渡。
根据宽线和窄线的相对比例，可以得到进一步量化的分类方案，如Seyfert 1.2, 1,5, 1.8, 1.9等。
观测发现Seyfert 1.8/1.9中的消光比较大(根据宽的Ha/Ho比)，消光可能是导致I型到II型Seyfert星系连续过渡的原因之一。
(3)射电星系射电星系通常指射电光度大于1041erg s-1的星系。
从射电形态上来看，有射电延展源(空间可分辨)和致密源(空间不可分辨)之分。
根据射电的强弱，射电延展源可以分为FR I和FR II两类。
FR I射电星系为相对弱的射电源，表面亮度往边缘逐渐减小。
FR Ⅱ射电星系的射电辐射比较强，表面亮度往边缘逐渐增大。
强射电源一般为巨椭圆星系，根据发射线光谱可以确定其是否具有活动性。
根据发射线的线宽，射电星系又可以被分为宽线射电星系(BLRG)和窄线射电星系(NLRG )。
从窄发射线特征来看，光学波段还有另一类低电离核区发射线区天体。
LINER光谱与Seyfert 2相似，但低电离线相对较强。
LINER在河外天体中占有非常大的比例。
LINERs 和活动星系核的关系仍然不是十分清楚，但至少它们与光度1分低的Seyfert星系类似。
射电星系的光学形态是椭圆星系，其绝对星等约为-20m.8±0.6,弥散不大。
两类射电星系具有AGN的光学光谱：宽线射电星系（Broad Line Radio Galaxies,BLRGs）和窄线射电星系(Narrow Line Radio Galaxies,NLRGs)。
BLRGs和NLRGs的光学光谱分别类似于Seyfert 1星系和Seyfert 2星系。
因此，它们也可看成是强射电Seyfert星系。
(4)Blazar星系一. 蝎虎天体BL Lac 是这类天体的典型。
BL Lac 的形态类似于恒星，有快速而不规则的光变，在1960 年代以前一直被认为是一颗不规则变星。
1966 年，BL Lac 被证认为射电源，以后又被确认为河外天体。
现在，与BL Lac 具有相同特征的天体称为蝎虎天体。
蝎虎天体的主要特征是：1.快速光变光学波段的光变幅一般大于m0.1。
在AGN 中，蝎虎天体是变化最快、变幅最大的一类。
天文学家曾观测到14 个BL Lac 天体在几小时内有幅度大于m0.5 的光变。
当然，BL Lac 天体也有较长时标(如年)的光变。
光变未观测到周期性，可能是由于各种时标光变叠加在一起的原因。
除光学波段外，其它波段的辐射也经常变化。
射电波段辐射变化的时标略长，变化最快最剧烈的是X 射线波段。
2.高偏振BL Lac 天体各波段的辐射都有偏振。
偏振度可达百分之几或更高，而其它AGN 辐射的偏振度一般不到1%。
一般来说，波长越长，偏振越大。
光变时偏振度也变化。
3.BL Lac 天体的光谱中没有或只有很弱的发射线，也只有很弱的吸收线。
这也是BL Lac 天体独有的特点。
近年来高信噪比光谱研究表明，实际上BL Lac 天体都有发射线，但很弱。
发射线的强度可能与射电、X 射线等连续辐射有关。
