2021美国天文奥赛（USAAAO）第一轮测试（含答案）

2021美国天文奥赛（USAAAO）美国天文学与天体物理学奥林匹克竞赛（以下简称“美国天文奥赛”，USAAAO）的目标是在全美范围内引起人们对天文学和天体物理学的兴趣。通过资源和选拔测试，举办者们鼓励学术发展，并选择学生代表美国参加国际天文学与天体物理学奥林匹克竞赛（IOAA）。USAAAO分为两个阶段：第一轮测试与NAO。第一轮考试为期约75分钟，约30道选择题笔试，涵盖IOAA教学大纲的所有部分。USAAAO允许考生使用科学计算器以及所提供的常数表。第一轮考试已于2021年1月30日完成，有110名学生有资格参加3月份的美国国家天文学奥林匹克竞赛（NAO）。January30th,2021选择题（单选）2.一颗光度5.86×1026W、半径8.51×108m的恒星的光谱类型是？3.系外行星HD209458b的质量是木星的0.71倍，以3.53天的轨道周期绕HD209458运动，HD209458有着1.15倍的太阳质量。假设HD209458b的轨道是圆形并且是沿我们视线方向的，那么HD209458b的轨道运动所造成的HD209458的径向速度半振幅是多少？4.黑体的光子数密度与温度有关其中_kB_是玻尔兹曼常数，ℏ是约化普朗克常数，c是光速，T是黑体温度，α是个无量纲的数5.HD209458b的半径是木星的1.35倍，而HD209458的半径是太阳的1.2倍。HD209458b的凌日深度用百分比表示是多少？6.以下传统大爆炸理论中的哪个问题可以用暴胀理论来解释？(a)传统的大爆炸理论中，我们的宇宙几乎不可能是平直或接近平直的，这与观测结果不同。(b)传统的大爆炸理论中，宇宙微波背景不可能在复合时期就已经达到热平衡，尽管观测到的温度是均匀(c)传统的大爆炸理论预言了大量的磁单极子，但我们还不曾发现它们。7.新智彗星C/2020F3(NEOWISE)上一次过近日点是2020年7月3日，它的轨道周期大约4400年，偏心率为0.99921。以AU为单位，新智彗星的近日点距离是多少？(a)0.0123AU(b)0.212AU8.一位天文学家探测到一个星系并分析了其不同部分的物理组成。氢原子“自旋翻转”跃迁产生的频率_ν_0=1420.406MHz，但在这个星系中探测到的是_ν_=1422.73MHz。他发现：1.星族Ⅰ的恒星(1)并且都是(2)金属星选出能正确补全以上描述的选项。(a)(1)年轻；(2)贫；(3)远离；(4)245(b)(1)年老；(2)富；(3)接近；(4)490(c)(1)年老；(2)贫；(3)远离；(4)490(d)(1)年轻；(2)富；(3)接近；(4)490(e)(1)年轻；(2)富；(3)接近；(4)2459.一个稳定的疏散星团大约有_N_=1000颗类太阳恒星，它的角直径_θ_=30角分，距离_d_=500pc。如果星团可以近似为密度均匀的球形，估算星团内恒星的平均速度。已知半径为_r_的均匀球体的引力势能为(a)日行迹会变成有两个对称轴的完美“8”字形11.T⊙,C和_T⊙,S_分别是太温度，TS,C和_TS,S_分别是白矮星天狼星B的核心和表面温度。下面哪个大小关系是正确的？12.一颗恒星光谱中的_Hα_谱线有一个Δλ=0.043×10-10m的微小位移，这一谱线本来的波长是λ0=6.563×10-7m。如果这是从恒星的赤道面观测的，计算该恒星的自转周期。已知_Rstar_=8×105km。(a)29.59天(c)21.15天13.艾萨克·牛顿制造的_f_/5反射式望远镜的主镜口径为30mm。他使用一个焦距5mm的目镜，由此可知此望远镜的焦距和放大倍率是？14.观察下面这张图片：图中圈出了3个梅西耶天体，请选出天体类型和序号匹配正确的选项。15.太阳系中有一种有趣的现象，即星际空间中的彗星被太阳捕获。假设一颗质量为7.15×1016kg的彗星被太阳系捕获后，它的轨道近日点是4.64AU，而且它被捕获前相对太阳的速度非常小。计算彗星在近日点的速度。16.某天的世界时0h，本初子午线的恒星时是5h56min9.4s。在这一天（以世界时的开始和结束为准当芝加哥的恒星时为20h的时候，当地的民用时间是多少？已知芝加哥的经度是87.65004722°W，时区是UT-6。你应该考虑太阳时和恒星时的差异。17.考虑一个恐怖的情景：太阳变成了红巨星，并且它的半径每100年翻一倍。请按照紧迫性和重要性对以下人类应当关注的问题进行排序。Ⅱ：随着地球和太阳之间的距离缩小，地球将进入Ⅲ：潮汐对太阳外层大气的影响会导致轨道衰减，就像月球造成地球潮汐时会损失能量那样Ⅳ：失控的温室效应导致极端的温度，使地球成为炎热、类似金星的行星，不可居住18.TESS的一个观测目标TOI402.01的轨道周期是4.756±0.000023天，上一次观测到它凌星是在TESS儒略日2139.1±0.0027008天（即BJD-2457000）。即将进行的下一次观测将会是上一次之后的第23次凌星，这次凌星的TESS儒略日是？(a)2243.732±0.0027238TESSJD(b)2248.488±0.000529TESSJD(c)2248.488±0.0027238TESSJD(d)2248.488±0.0032298TESSJD19.木星的质量是1.90×1027kg，半径是7.15×107m。以Mbar为单位，估算与木星中心压强最接近的数量20.以下哪一项叙述是错误的？(a)原子序数大于铁的元素，主要由超新星爆发形成。(b)维持恒星自身形状的是压力和引力之间的静力学平衡。(c)太阳的米粒组织在日冕层。(d)原恒星实际上并不是恒星，因为它们的21.考虑一个水平式日晷，其中三角形圭表抬高的角度等于该地点的纬度，φ=38°。如果三角形圭表的面积是2m2，那么春季的第一天（春分）正午3个小时后，阴影的面积是多少m2？22.一个食双星系统在某些特定波段的总合成视星等为5.67。在亮度次极小期间，第二颗恒星完全被第一颗恒星掩食，此时视星等变暗成了6.28。第二颗恒星产生的流量占总合成流量的百分比是多少？23.一位天文学家观测到一颗类太阳恒星，从地球上看它的V波段视星等是6.37。如果V波段的平均星际消光是1.00mag/kpc，计算这颗恒星与太阳系的距离。24.太阳的温度约5000K，天狼星的温度约10000K，二者谁的累积辐射（即单位时间单位面积发射的净(c)与它们各自的半径有关(d)累积辐射相等25.一艘太空船正尝试在一颗质量是它100倍的气态巨行星旁进行引力弹弓操作。由于飞船在某种程度上进入了行星大气，因此守恒的是动量而不是能量。计算飞船的速度变化与行星的速度变化之间的比率?26.想象一下，我们的宇宙充满了质量为_mb_=0.62kg的篮球。篮球的数密度_nb_需要是多少才能使质量密度等于目前的宇宙临界密度？27.如果双星的距离足够近，会有吸积现象发生，主星会“吃掉”伴星的物质，伴星的物质盘旋着掉向主一吸积盘的外边缘到主星（半径R、质量M）中心的距离是3R，计算一微小质量m从第一次进入吸积盘到接触到主星为止的能量损失。你可以认为轨道满足开普勒运动。28.一个经常被提及的有趣事实是，人体每单位体积的产能量比恒星还要大。如果太阳的大小保持不变，但它单位体积的产能与人体相等，那么它的表面温度会是多少？假设普通人的产能功率是100瓦，体积是29.已知光子从物质中退耦和中性氢开始形成时的宇宙微波背景（CMB）的红移是1100，那时的宇宙温度30.我们应该在何时何地安置一架射电望远镜，以使它与地球上的射电望远镜组合使用时，能够观测