Gwiazda okrąża czarną dziurę po orbicie o promieniu 500 mln km z okresem 2 miesięcy oblicz masą tej czarnej dziury

Odpowiedź :

Rozwiązanie:

Przyjmuję najprawdopodobniejszy scenariusz, czyli taki, że [tex]2[/tex] miesiące to [tex]61[/tex] dni.

Dane:

[tex]r=500 \ mln \ km=5 \cdot 10^{11} \ m\\T=2 \ msc=5,2704 \cdot 10^{6} \ s\\G=6,67 \cdot 10^{-11} \frac{N \cdot m^{2}}{kg}[/tex]

Szukane:

[tex]M= \ ?[/tex]

Wzór:

Z zależności pomiędzy siłą grawitacji, a siłą dośrodkową w ruchu po okręgu mamy:

[tex]G\frac{Mm}{r^{2}} =\frac{mv^{2}}{r} \\M=\frac{v^{2}r}{G}[/tex]

przy czym prędkość w ruchu po okręgu to:

[tex]v=\frac{2\pi r}{T}[/tex]

Po wstawieniu:

[tex]M=\frac{4\pi ^{2}r^{3}}{GT^{2}}[/tex]

Obliczenia:

[tex]M=\frac{4 \cdot (3,14)^{2} \cdot (5 \cdot 10^{11})^{3}}{6,67 \cdot 10^{-11} \cdot (5,2704 \cdot 10^{6})^{2}}=2,661 \cdot 10^{33} \ kg[/tex]