어느 별 주위의 원궤도를 공전하는 한 행성이 있다. 오랜 기간 동안의 에너지 방출로 인해 별의 질량이 처음보다 1% 정도 감소했다. 행성의 공전주기는 어떻게 변할까?
- 약 2% 감소
- 약 1% 감소
- 그대로
- 약 1% 증가
- 약 2% 증가
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반지름 $r$인 원궤도를 도는 행성(질량: $m$)의 각운동량 $L=mvr$은 보존이 된다. 또, 원궤도인 경우 운동방정식이 $mv^2/r = GMm/r^2$이다. 따라서 별의 질량이 $M \propto v^2 r \propto L^2 /r$이므로 $Mr=\text{const}$이다. 공전주기는 $T\propto r /v \propto r^2 /L \propto 1/M^2$이므로 $\Delta T/T = -2 \Delta M/M$이다. 따라서 $M$이 1% 감소하면 $T$는 2% 정도 증가한다.
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