神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體.探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律.天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時.發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng).它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成.兩星視為質(zhì)點.不考慮其它天體的影響.A.B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運(yùn)動.它們之間的距離保持不變.如圖所示.引力常量為G.由觀測能夠得到可見星A的速率和運(yùn)行周期T.(1)可見星A所受暗星B的引力可等效為位于O點處質(zhì)量為的星體對它的引力.設(shè)A和B的質(zhì)量分別為..試求,(2)求暗星B的質(zhì)量與可見星A的速率.運(yùn)行周期T和質(zhì)量之間的關(guān)系式,(3)恒星演化到末期.如果其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量的2倍.它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率.運(yùn)行周期.質(zhì)量.試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎?()(1)設(shè)A.B的圓軌道半徑分別為..由題意知.A.B做勻速圓周運(yùn)動的角速度相同.設(shè)其為.由牛頓運(yùn)動定律.有 設(shè)A.B之間的距離為.又.由上述各式得 ① 由萬有引力定律.有.將①代入得 令 比較可得 ②(2)由牛頓第二定律.有 ③又可見星A的軌道半徑 ④由②③④式解得 ⑤(3)將代入⑤式.得代入數(shù)據(jù)得 ⑥設(shè).將其代入⑥式.得 ⑦可見.的值隨的增大而增大.試令.得 ⑧若使⑦式成立.則必大于2.即暗星B的質(zhì)量必大于2.由此得出結(jié)論:暗星B有可能是黑洞. 查看更多

 

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(06天津卷)11(22分)神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體,探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律。天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時,發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng),它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成。兩星視為質(zhì)點,不考慮其它天體的影響,A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運(yùn)動,它們之間的距離保持不變,如圖所示。引力常量為G,由觀測能夠得到可見星A的速率和運(yùn)行周期T。

(1)可見星A所受暗星B的引力可等效為位于O點處質(zhì)量為的星體(視為質(zhì)點)對它的引力,設(shè)A和B的質(zhì)量分別為、,試求(用、表示);

(2)求暗星B的質(zhì)量與可見星A的速率、運(yùn)行周期T和質(zhì)量之間的關(guān)系式;

(3)恒星演化到末期,如果其質(zhì)量大于太陽質(zhì)量的2倍,它將有可能成為黑洞。若可見星A的速率,運(yùn)行周期,質(zhì)量,試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎?

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