民國111年 高考三級 天文 宇宙學收錄考選部官方試題，共 5 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
我們對宇宙的認知在過去的百年來取得長足的進步，不過關於這個問題 的探索在過去的幾百年來就一直吸引著天文學家們關注。 從WilliamHerschel 到JacobusKapteyn 基本上使用的都是類似的原理。請 敘述他們所使用的方法為何？他們為什麼無法得到正確的結論？（5 分） 1920 年的大辯論時，Harlow Shapley 雖然主張所謂的螺旋星雲位於銀 河系內，但是他認知到太陽並不處於銀河系的中心。請問他是如何得 知的？（5 分） 什麼是哈伯定律（Hubble–Lemaître law）？（10 分）
目前對宇宙的解釋以 CDM 為標準模型。請解釋此模型，並描述這些解釋 目前觀測結果上各自的優點及缺點。（20 分）
天文學家對暗物質提出了微中子、黑洞、大質量緻密暈天體（massive compact halo object, MACHO）及冷暗物質（weakly interacting massive particle, WIMP）等幾種可能性。試述這幾種理論的優缺點。（20 分）
在宇宙最初的溫度滿足 100 MeV/ T k 後，只有γ、e 、ν、ν維持熱平衡， 但在 1MeV/ T k 後，e 、e 也都湮滅為光子。（每小題10 分，共20 分） 請說明何以在e 湮滅之前內部自由度（internal degree of freedom）的 總和值 total g 為10.75？這個數值基於微中子只有3 種flavors；若微中子 的flavors 有4 種，則數值應改為多少？ 承 題，請解釋為何在 0.1MeV/k T 時，g 的值降為3.36？
隨著溫度下降 e e p n ν 無法發生，此時中子的豐度（mass fraction） 將“freeze-out”，並以 n,F X 表示。若由數值計算推估 n,F 0.1640 X ，且中子 的豐度還會因為β 衰變而減少，其半衰期 ½t 約為610.1s ，亦即 nτ 879.6 s 。（每小題10 分，共20 分） 若p n ⇌d γ 反應的平衡隨著溫度降低而於宇宙年齡約3 分鐘時不復 存在；亦即此時中子與質子將迅速地結合為氘，並再進一步合成氦。 請估計氦的豐度X 約為多少？ 中子的半衰期及宇宙的重子平均豐度 B 勢必都會影響氦的豐度。請分 別說明它們對氦豐度的影響。（例如：中子的半衰期如果比實際的數值 長，氦的豐度會比我們所觀測的數量大或小？為什麼？）