НОА 2024, II кръг (областен), 7–8 клас — Задача 1. Черни дупки

XXVII Национална олимпиада по астрономия 2024, областен кръг, възрастова група VII-VIII клас · 25 февруари 2024 г. · 12 т.

Условие

За да се превърне едно тяло с маса M в черна дупка, цялата му маса трябва да бъде събрана в сфера с радиус, който се нарича радиус на Шварцшилд. Той се пресмята по формулата:

RS=2GMc2R_S = \frac{2GM}{c^2}

където G=6,67⋅10−11G = 6{,}67 \cdot 10^{-11} m3kg−1s−2\mathrm{m^3kg^{-1}s^{-2}} е гравитационната константа, а c=3⋅108c = 3 \cdot 10^{8} m/s е скоростта на светлината.

Справочни данни:

Маса на Земята – 6⋅10246 \cdot 10^{24} kg
Маса на Слънцето – 2⋅10302 \cdot 10^{30} kg
Астрономическа единица – 149,6⋅106149{,}6 \cdot 10^{6} km
Светлинна година – 9,46⋅10129{,}46 \cdot 10^{12} km.

А Пресметнете радиуса на Шварцшилд за човек с маса 80 kg. Намерете отношението на този радиус към радиуса на електрона, който е 1,4⋅10−151{,}4 \cdot 10^{-15} m. [2 т.]

Б Пресметнете радиуса на Шварцшилд за планетата Земя. Сравнете го по размер с някакъв познат и привичен за вас предмет или обект. [2 т.]

В Пресметнете радиуса на Шварцшилд за нашата галактика Млечен път, чиято маса е 101210^{12} пъти по-голяма от масата на Слънцето. Изразете този радиус в километри, в астрономически единици и в светлинни години. [5 т.]

Г Намерете масата (в единици слънчеви маси) на черната дупка, която се намира в центъра на нашата галактика Млечен път. Нейният радиус е 12 милиона километра. [3 т.]

Отговори

Решение


Оригинал в Архива: 24-II-78.pdf · официални решения: a24-II-78.pdf