2025年大学《天文学》专业题库——星际空间中高能量粒子的分布密度模型分析

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一、

高能粒子在星际介质中传播时会与背景光子发生相互作用。简述康普顿散射和同步辐射两种相互作用的物理机制，并说明它们对高能粒子能量和方向的影响有何不同。

二、

假设星际空间中存在一种高能粒子，其能量分布服从幂律分布\(N(E)\proptoE^{-\alpha}\)，其中\(E\)为粒子能量。若该粒子的平均寿命为\(\tau\)，试推导其逃逸时间\(t_{\text{esc}}\)的表达式，并解释其物理意义。

三、

在一