题目内容
【题目】经过天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识，双星系统由两个星体组成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统来处理(即其它星体对双星的作用可忽略不计)．现根据对某一双星系统的光度学测量确定：该双星系统中每个星体的质量都是m，两者相距L，它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动．
(1)试计算该双星系统的运动周期T1.
(2)若实际中观测到的运动周期为T2,T2与T1并不是相同的，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质，它均匀地充满整个宇宙，因此对双星运动的周期有一定的影响．为了简化模型，我们假定在如图所示的球体内(直径看作L)均匀分布的这种暗物质才对双星有引力的作用，不考虑其他暗物质对双星的影响，已知这种暗物质的密度为ρ，求T1∶T2.
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）两星的角速度相同，故F＝mr1ω12；
F＝mr2ω12
而F＝G
可得r1＝r2
两星绕连线的中点转动，则
解得ω1＝
所以
（2）由于暗物质的存在，双星的向心力由两个力的合力提供，则
M为暗物质质量，M＝ρV＝
联立得：ω＝
联立解得：T1∶T2＝
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