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].(22分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/28 00:47:05
].(22分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m’的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m’(用m1、m2表示);
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率v=2.7×105m/s,运行周期T=4.7π×104s,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10-11N·m2/kg2,ms=2.0×1030kg)
(1)
2 π r1 = v T .① 求得r1
2 π r2 = v2 T .②
. v^2....v2^2
m1------=m2-------- .③
..r1.....r2
①代入③消去r1后,②③成为v2与r2的二元一次方程,解得r2
由 . m m1 . m1 m2
. G-------=G----------③
.. r1^2 .. r2^2
.... r1^2
化简得m=-------m2 代入r1 r2,得m用m1、m2表达式
.... r2^2