Question

（10分）經(jīng)過天文望遠(yuǎn)鏡的長期觀測，人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對它們的研究，使我們對宇宙中的物質(zhì)的存在形式和分布情況有了較深刻的認(rèn)識。雙星系統(tǒng)是由兩個星體組成，其中每個星體的線度都遠(yuǎn)小于兩個星體之間的距離。一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)處理。現(xiàn)根據(jù)對某一雙星系統(tǒng)的光學(xué)測量確定，該雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是M，兩者間距L，它們正圍繞著兩者連線的中點作圓周運動。
（1）試計算該雙星系統(tǒng)的周期T；
（2）若實驗上觀測到的運動周期為T’，為了解釋兩者的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測不到的暗物質(zhì)。作為一種簡化模型，我們我們假定在以兩個星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著密度為ρ的暗物質(zhì)，而不考慮其它暗物質(zhì)的影響，并假設(shè)暗物質(zhì)與星體間的相互作用同樣遵守萬有引力定律。試根據(jù)這一模型計算雙星系統(tǒng)的運動周期T’。

Answer 1

（1）由萬有引力提供向心力有：
                      ……………（2分）
得：                      ……………（2分）
（2）暗物質(zhì)的質(zhì)量為：
                                   ……………（2分）
由萬有引力提供向心力有：
                              ……………（2分）
得：        ……………（2分）

解析