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106年公務人員高等考試三級考試試題 代號：27270 全一頁
類科：天文
科 目：宇宙學
考試時間：2小時 座號：
※注意：
禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目得以本國文字或英文作答。
（請接背面）
一、目前宇宙學的觀測認為宇宙是平坦的，而宇宙中最主要的構成物質為黑暗能量（dark
energy），約佔了宇宙總質量的 70%。試問：
黑暗能量是否具有互相吸引的萬有引力？（5分）
如果哈伯常數 H0 = 70 km sec-1 Mpc-1，重力常數 G = 6.67×10-8 cm2 g-1 s-2，請問黑暗
能量的質量密度為何？（10 分）（1秒差距（pc）=3×1018cm）
請說明為何黑暗能量能讓宇宙加速膨脹？（5分）
黑暗能量的狀態方程式需滿足什麼條件？（5分）
二、目前認為星系團是宇宙中最大的重力束縳態。請提出至少三種方法和觀測，可以用
來估計星系團中包含黑暗物質在內的所有物質的總質量。（30 分）
三、宇宙中的氫在最後一次復合（recombination），並發出我們今天所看到的宇宙背景輻
射後，應該都已經成為中性氫原子了。但為何在低紅移的星系之間的宇宙空間中，
大部分的氫卻都是呈現游離態？請解釋該現象及其成因。（20 分）
四、哈伯發現愈遠的星系其退行速度愈快，試問：
依照哈伯定律，星系距離我們多遠的時候，其退行速度會等於光速？假設哈伯常
數H0 = 70 km sec-1 Mpc-1。（5分）
這距離是指星系現在跟我們的距離？還是該星系輻射出所觀測到的光線時與我們
的距離？（5分）
我們可能觀察到比這個距離更遙遠的天體嗎？（5分）
請解釋第
小題答案的原因。（10 分）