Сингулярность в космологии

    Чтобы не загружать текст расшифровкой обозначений, степенями ,  дробями  и формулами , используемые для заметки справочные данные приведены перед текстом заметки в иллюстрации.

    Идея сингулярности господствует в науке в силу имеющихся наблюдений о расширении вселенной, и обратный отчет приводит к предположению о рождении вселенной из единого очень маленького объема. В том объеме содержится вся энергия (масса) существующей вселенной. Вопрос достаточно спорный, поскольку противоречит здравому смыслу  о возможности вместить в очень маленький объем чрезвычайно большой объем материи. При этом  из определения сингулярности следует, что никакие наши сведения о том, что произошло после сингулярности, не могут дать нам никакой информации о том, что происходило до этого.

     Область пространства, в центре которой находится сингулярность, можно ограничить сферой.   Если размер сферы таков, что даже свет, попав в эту область, не сможет ее покинуть, область носит название Черная дыра. Граница Черной дыры называется горизонтом событий и ограничена  сферой с радиусом Шварцшильда (еще носящим название гравитационный радиус).  Попав в область ограниченную  горизонтом событий, фотон сохранит круговую или эллиптическую орбиту, только если увеличит свою скорость, а скорость света имеет предел. Поэтому фотон будет двигаться по спирали, пока не упрется в сингулярность.

     Наблюдать сингулярность невозможно, но это не значит, что сведения о сингулярности недоступны.  Чтобы определиться, что происходит за горизонтом событий, надо как-то определить параметры сингулярности. Плотность сингулярности должна быть больше плотности нейтронной звезды, это значит, что плотность должна быть больше чем 10^18 кг /куб.м.  При такой плотности сингулярности объект будет Черной дырой.  На основе этого параметра, произвольно выбрав массу Черной дыры, вычисляются другие возможные свойства, что иллюстрируется примером.

     В астрофизике гравитационный радиус   определяется как R = 2,95(М/Мс), где Мс  масса солнца. Для Черной дыры в 15 Мс  R =44,5 км. Объем области сингулярности равен массе деленной на плотность.  Корень кубический из объема определяет радиус. Для выбранного примера радиус сингулярности rG  < 19,3 км.  От сингулярности до горизонта событий не менее 25,2 км свободного пространства. В этом пространстве фотоны света будут двигаться по спирали со скоростью, которая не может превысить 300000 км/сек и исчезнут, упершись в сингулярность.

   Если у звезды до ее перехода в состояние Черной дыры была планетная система, то она сохранится в том же виде. Черную дыру окружают вращающиеся элементарные частицы. Зона вокруг горизонта событий будет являться точечным источником космических лучей, и на небольших, по астрономическим меркам, расстояниях источник может быть обнаружен.  При столкновении звездных систем сталкиваются и планеты в них содержащиеся. Возникают ситуации, когда в систему Черной дыры влетают планеты, имеющие скорость суммы скоростей обеих систем. И здесь информация об ускорении свободного  падения на определенном расстоянии от сингулярности уже интересна.

   Имеет место три случая для объекта, влетающего извне в зону притяжения Черной  дыры. Первый. Расстояние от объекта до сингулярности меньше предела Роша, и тогда объект будет разорван на части и сформирует на этом расстоянии диск из осколков объекта. Второй. Объект не попадет в зону Роша, но его скорость меньше второй космической, тогда объект займет эллиптическую  орбиту.  Третий. Скорость объекта больше второй космической, тогда  объект по параболической орбите покинет зону притяжения Черной дыры и при этом увеличит свою скорость.

    При множестве столкновений  звездных систем вполне реально образование сверхмассивных Черных дыр. Одна из них находится в нашей галактике Млечный путь. Ее ориентировочные данные:  вес 4,1 млн масс солнца, гравитационный радиус 12,1 млн км. По аналогии с расчетами приведенными выше,   радиус сингулярности 1250 км, ускорение свободного падения на горизонте событий  4,5*10^8, на поверхности сингулярности 9,5*10^12 . Поскольку сверхмассивная Черная дыра образовалась поглощением значительно меньших звездных систем, планет массивная Черная дыра  иметь не будет, планеты будут смыта потоком вещества из самой звезды в сторону Черной дыры. Области, ограниченные горизонтами событий, сольются как капельки ртути.

    За горизонт событий не  могут проникнуть  объекты, обладающие скоростью меньшей, чем вторая космическая. Для горизонта  событий эта скорость  равна скорости света деленной на корень из двух. Обладать такой скоростью могут  электроны, позитроны, протоны, ядра легчайших атомов. Эксперименты по разгону ионов до релятивистских скоростей выявили обдир электронов с орбит иона. Причина – все тот же предел Роша:  плотность атомов и ионов заведомо меньше ядерной плотности.

   Характеристики сверхмассивной Черной дыры центра нашей галактики можно дополнить отношением радиуса горизонта событий к радиусу сингулярности. Даже при выбранном выше минимальном значении плотности сингулярности, это отношение определено порядком десяти тысяч (9680). Такой порядок цифр служит основанием к тому,  чтобы провести аналогию  и рассматривать сингулярность как ядро атома, а горизонт событий как орбиту первого электрона.

   Прохождение света через прозрачные среды характеризуется уменьшением скорости света, причем, чем выше частота света, тем меньше скорость света. Фотон отклоняется в сторону ядра атома, при этом, чем выше частота света, тем больше это отклонение. А также, при прохождении фотона гамма диапазона около тяжелого ядра, происходит его распад на электрон и позитрон с разлетом частиц в разные  стороны.

   Одно из объяснений этих эффектов предполагает наличие в вакууме мельчайших частиц , двигающихся во всех возможных направлениях , со скоростями не ниже скорости света, меняющими свои направления движения и скорость собственного вращения при столкновениях. Плотность распределения этих частиц зависит от гравитации и повышается при приближении к объекту повышенной массы.

   Здесь уже необходимо  иметь предположение о строении фотона. Одно из предположений заключается в том, что фотон состоит из мельчайших частиц потерявших свое поступательное движение  с перераспределением энергии  во вращательное движение. Влетая в более плотную область мельчайших частиц, фотон начинает обрастать шубой перешедших во вращательное движение частиц. Масса"фотон+частицы"  увеличивается, скорость теряется.

   Объект  "фотон+частицы"  превращается в жидкостный спутник.  Приближаясь к пределу Роша, такой спутник вытягивается в эллипсоид, в середине образуется перемычка, по которой и происходит разрыв. Фотон связан энергией вращающихся частиц, в центре фотона существует область, не содержащая эти частицы (как зона в центре смерча).  При разрыве фотона в эту зону устремится поток частиц, превращая кольцо в тор. Образуются два тора, направления орбитальных движений частиц у которых совпадают, а тороидальные направления частиц противоположны.  Это электрон и позитрон,  их плотности выше, чем у фотона. Если плотности электрона (позитрона) равны плотности сингулярности, то для них предела Роша нет, и они упадут на сингулярность.

     Предел Роша зависит только от отношения плотностей, поэтому все фотоны на разных расстояниях развалятся на электрон и позитрон. У них будут разные расстояния до сингулярности, но они будут. Предел Роша  для объекта  «фотон+частицы»  оказывается постоянным. Электроны (позитроны) будут двигаться с ускорением в сторону сингулярности, и генерировать магнитное поле. Мельчайшие частицы, обладающие скоростью выше световой, будут двигаться к полюсам Черной дыры, формируя джеты Черной дыры.