2025年大学《空间科学与技术》专业题库—— 宇宙中的黑洞与宿命引力波.docxVIP

2025年大学《空间科学与技术》专业题库——宇宙中的黑洞与宿命引力波

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.根据广义相对论，引力是由于什么造成的？

A.物质的质量产生引力场

B.时空的弯曲

C.速度的变化

D.物质的密度分布

2.史瓦西黑洞的边界被称为？

A.霍金辐射边界

B.视界

C.吸积盘

D.脆弱边界

3.以下哪项不是黑洞的主要形成机制？

A.大质量恒星在其生命末期引力坍缩

B.中子星合并

C.原始宇宙暴胀

D.快速旋转的星系核中心

4.引力波在真空中以什么速度传播？

A.光速(c)

B.声速

C.地球自转速度

D.取决于介质密度

5.以下哪个引力波探测器是目前运行在地面、位于美国的干涉仪？

A.LISA

B.Virgo

C.KAGRA

D.BBO

6.2015年LIGO首次直接探测到的引力波事件GW150914的来源最可能是？

A.中子星与中子星合并

B.黑洞与中子星合并

C.黑洞与黑洞合并

D.超新星爆发

7.黑洞的霍金辐射是指？

A.黑洞通过吸积物质产生的辐射

B.黑洞内部发生的剧烈核反应

C.黑洞视界发出的微弱量子辐射

D.引力波在黑洞附近产生的共振

8.时空的弯曲如何影响光线？

A.使光线传播速度变慢

B.使光线传播方向发生偏折

C.使光线无法离开弯曲区域

D.使光线传播产生色散

9.吸积盘通常存在于？

A.星系旋臂上

B.稳定运行的恒星周围

C.正在形成恒星的分子云中

D.黑洞或中子星周围

10.LISA（LaserInterferometerSpaceAntenna）计划的主要目标是探测什么类型的引力波？

A.来自黑洞合并的引力波

B.来自中子星合并的引力波

C.来自超大质量黑洞合并的引力波

D.来自太阳系内天体运动的低频引力波

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上。）

1.广义相对论由__________于1915年提出。

2.当一个物体的视界半径小于其自身史瓦西半径时，该物体被称为__________。

3.引力波是时空的__________扰动以波的形式传播。

4.目前探测到的最强引力波信号来自一次典型的__________事件。

5.黑洞的热力学性质中，与黑洞质量成正比的一个量是__________。

6.事件视界之外，不存在任何信号可以__________传到视界之内。

7.最早提供黑洞“无毛”定理实验证据的是__________（观测类型，如X射线、射电等）。

8.除了黑洞和中子星合并，引力波的另一重要来源包括__________（例如一种具体天体过程）。

9.时空的度规张量在广义相对论中用于描述__________。

10.将引力波信号与对应电磁波信号关联起来，是__________天文学的核心优势。

三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）

1.简述黑洞视界（事件视界）的物理意义。

2.简述引力波是如何产生的。

3.简述吸积盘的形成及其物理过程。

4.简述黑洞霍金辐射的理论含义及其对黑洞演化的影响。

四、计算题（6分。请完成下列计算。）

假设一个非旋转的史瓦西黑洞的质量为太阳质量的10倍（M=10M☉，其中M☉为太阳质量）。请计算该黑洞的视界半径（史瓦西半径）Rs，并说明该半径的实际物理意义。（引力常数G和光速c为已知常量，不必写出数值）。

五、论述题（8分。请就以下问题展开论述。）

结合黑洞与引力波的相关知识，论述“多信使天文学”对于现代天体物理学研究的重要性。

试卷答案

一、选择题

1.B

2.B

3.C

4.A

5.B

6.C

7.C

8.B

9.D

10.D

二、填空题

1.爱因斯坦

2.黑洞

3.曲率

4.黑洞合并

5.贝肯斯坦熵

6.逃逸

7.X射线

8.中子星合并

9.时空的几何性质

10.多信使

三、简答题

1.事件视界是黑洞的一个边界，一旦任何物质或辐射越过这个边界，就无法再逃离黑洞的引力。它是黑洞存在与否的判据，是广义相对论预测的一个真实可观测的物理边界。

2.引力波的产生源