Задача 1
Две черные дыры по своим размерам (горизонта событий) совпадают с Землей и Луной и обращаются вокруг общего центра масс по круговым орбитам в 384 400 км друг от друга. Чему равен орбитальный период такой системы?
Решение
Показать решение
Границей черной дыры (горизонтом событий) считается сфера, на поверхности которой скорость убегания (вторая космическая скорость) становится равной скорости света. Радиус этой сферы называется гравитационным радиусом и определяется формулой
где M – масса черной дыры, а c – скорость света. Определим суммарную массу системы:
Здесь и — радиусы Земли и Луны, совпадающие с гравитационными радиусами черных дыр. Полученная масса в раз больше суммарной массы Земли и Луны m. Расстояние между черными дырами невелико, но оно существенно больше гравитационных радиусов, и мы можем пользоваться формулами классической физики. Так как это расстояние — такое же, как между Землей и Луной, орбитальный период можно определить из простой формулы:
Здесь – орбитальный период системы Земля-Луна.