题目内容

“黑洞”爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力.根据爱因斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,恰能绕黑洞表面做圆周运动.根据天文观测,银河系中心可能有一个黑洞,距该黑洞远的星体正以的速度绕它旋转,据此估算该黑洞的最大半径R是多少?(保留一位有效数字)

答案:略
解析:

根据爱因斯坦理论,光子有质量,所以黑洞对光子的引力就等于它做圆周运动时的向心力,即

    ①

其中M为黑洞质量,m为光子质量,c为光速,r为轨道半径,即黑洞的最大可能半径.

银河系中的星体绕黑洞旋转时,也可认为做的是匀速圆周运动,其向心力为二者之间的万有引力,所以有:

   ②

其中为星体质量,R为星体的轨道半径.

由①②式可得黑洞的可能最大半径为:


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