问题 计算题

1997年8月26日在日本举行的国际学术会议上,德国的研究组宣布了他们的研究成果,银河系的中心可能存在一个大黑洞,他们的根据是用口径为3.5 m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星系进行近6年的观测所得到的数据,他们发现距银河系中心约60亿千米的星系正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转,根据上面数据,试在经典力学范围内(见提示),通过计算确认,如果银河系中心确实存在黑洞的话,其最大半径是多少?(最后结论保留一位有效数字,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2)提示:

(1)黑洞是一个密度极大的天体,其表面引力是如此之强,以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用;

(2)计算中可采用拉普拉斯黑洞模型,即使黑洞表面的物质速度等于光速也逃脱不了引力的作用。

答案

解:设黑洞质量为M,由题中信息“银河系的中心可能存在一个大黑洞,距银河系中心约60亿千米的星体正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转”可以得到这样一个理想模型:质量为m的星体绕银河系中心做圆周运动,则,得

由拉普拉斯黑洞模型的信息得到:若质量为m'的物体能以光速在其表面环绕飞行,而不会离去,则,得

当物体速度v>c时,,得r'<r,所以r为最大半径

单项选择题 B型题
选择题