摘要:12.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的速率和运行周期T. (1)可见星A所受暗星B的引力可等效为位于O点处质量为的星体对它的引力.设A和B的质量分别为..试求(用.表示), (2)求暗星B的质量与可见星A的速率.运行周期T和质量之间的关系式, (3)恒星演化到末期.如果其质量大于太阳质量的2倍.它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率.运行周期.质量.试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗? () (1)设A.B的圆轨道半径分别为..由题意知.A.B做匀速圆周运动的角速度相同.设其为.由牛顿运动定律.有 设A.B之间的距离为.又.由上述各式得 ① 由万有引力定律.有.将①代入得 令 比较可得 ② (2)由牛顿第二定律.有 ③ 又可见星A的轨道半径 ④ 由②③④式解得 ⑤ (3)将代入⑤式.得 代入数据得 ⑥ 设.将其代入⑥式.得 ⑦ 可见.的值随的增大而增大.试令.得 ⑧ 若使⑦式成立.则必大于2.即暗星B的质量必大于2.由此得出结论:暗星B有可能是黑洞.

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