Tonnau Disgyrchiant yn cynnig cliwiau ynglŷn â sut mae tyllau duon yn ffurfio

01 Mehefin 2017

gravitational waves black holes
Credit: LSC/Sonoma State University/Aurore Simonnet

Ymchwilwyr o Brifysgol Caerdydd yn helpu tîm rhyngwladol i arsylwi ar bâr o dyllau duon enfawr fwy na thri biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd

Mae cydweithrediad yr Arsyllfa Tonnau Disgyrchol Ymyriadur Laser (LIGO) wedi sylwi ar donnau disgyrchol yn deillio o bâr anferth o dyllau duon sy’n troelli dros dair biliwn o flynyddoedd golau o’r Ddaear.

Wrth gyhoeddi'r canlyniadau heddiw, (nodwch y dyddiad), dyma’r trydydd tro i’r tîm LIGO ganfod tonnau disgyrchol, ac mae’n awgrymu priodweddau diddorol i’w tarddiad...

Gwnaed y canfyddiad ar 4 Ionawr 2017, ac fe’i galwyd yn GW170104. Dyma’r cyhoeddiad cyntaf i ddod o ail gyfnod arsylwi’r arbrawf, a gychwynnodd yn hwyr yn 2016 ac y mae disgwyl iddo barhau tan yn ddiweddarach eleni.

Crychdonnau pitw mewn gofod ac amser yw tonnau disgyrchol, sy’n deillio o ddigwyddiadau cosmig ffyrnig, megis sêr yn ffrwydro a thyllau duon yn uno.  Mae tonnau disgyrchol yn cario gwybodaeth am eu tarddiad dramatig. Maent hefyd yn rhoi gwybodaeth am natur disgyrchiant na fyddai ar gael fel arall.

Hyd yma, dwywaith yn unig mae tonnau disgyrchol wedi cael eu canfod, y tro cyntaf gan y tîm LIGO ym mis Medi 2015 a’r ail dro ym mis Rhagfyr 2015, gan ddefnyddio synwyryddion deuol yn yr Unol Daleithiau.

Mae’r arsylwi diweddaraf yn cadarnhau bodolaeth pâr o dyllau duon anferth sydd â màs tua 20 a 30 gwaith màs ein Haul.  Ar ôl uno, roedd màs o tua 49 gwaith màs ein Haul ni gan y twll du terfynol, ac roedd yn colli ynni oedd yn cyfateb i 1 màs solar i donnau disgyrchol.  Mae darganfod pâr arall o dyllau duon enfawr yn awgrymu nad yw gwrthrychau o’r fath o bosib mor anghyffredin ag yr oedd rhai yn rhagweld, ac nad oedd y canfyddiad cyntaf yn ôl yn 2015 yn fater o hap a damwain.

Y canfyddiad diweddaraf yw’r pellaf hyd yma, gan fod y tyllau duon yn gorwedd tua 3 biliwn o flynyddoedd golau o’r Ddaear (roedd y canfyddiadau blaenorol yn 1.3 ac 1.4 biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd).

Mae'r canlyniadau hefyd yn awgrymu bod y tyllau duon o bosib ‘heb eu halinio’, sy’n golygu eu bod yn troelli i gyfeiriadau gwahanol wrth droi o gwmpas ei gilydd.

Gallai hyn awgrymu, yn hytrach na chael eu geni ar yr un pryd a throelli i’r un cyfeiriad, y gallai’r ddau dwll du fod wedi dod ynghyd yn ddiweddarach yn eu hoes mewn amgylchedd serol gorlawn.  Yn ôl y ddamcaniaeth hon, gall pâr o dyllau duon fod wedi’u halinio, eu gwrth-alinio neu eu cam-alinio.

"Dyma’r tro cyntaf i ni gael tystiolaeth nad yw’r tyllau duon o reidrwydd wedi’u halinio, sy’n awgrym pitw y gall tyllau duon deuol ymffurfio mewn clystyrau serol dwys. Mae angen rhagor o arsylwadau i ddeall pa rai, ymhlith nifer o fodelau ffurfio ar gyfer tyllau duon deuol, allai fod yn brif gyfranwyr at y cyfuniadau y sylwodd LIGO arnynt,"

Yr Athro B S Sathyaprakash,

Yn ystod y degawd diwethaf, mae’r Grŵp Ffiseg Ddisgyrchol ym Mhrifysgol Caerdydd wedi gosod y sylfeini ar gyfer sut yr awn ati i ddarganfod crychdonnau disgyrchol, ac maent wedi datblygu algorithmau a meddalwedd newydd sydd, erbyn hyn, yn offer safonol ar gyfer chwilio am y signalau hyn, sydd mor anodd eu canfod.

Mae'r grŵp hefyd yn cynnwys arbenigwyr byd mewn gwrthdrawiadau tyllau duon, sydd wedi creu efelychiadau cyfrifiadurol graddfa fawr i ddynwared y digwyddiadau cosmig ffyrnig hyn a rhagfynegi sut mae tonnau disgyrchol yn cael eu hallyrru o ganlyniad.  Bu’r cyfrifiadau hyn yn hollbwysig wrth ddatgodio signal y don ddisgyrchol a welwyd er mwyn mesur priodweddau’r ddau dwll du.

Meddai’r Athro Mark Hannam, o Grŵp Ffiseg Ddisgyrchol Prifysgol Caerdydd: "Yma yng Nghaerdydd, rydym wedi bod yn cyfrifo rhagfynegiadau perthnasedd cyffredinol yn gywirach nag erioed o’r blaen i weld a yw Natur yn cytuno - ac y mae.”

"Rydym ni’n edrych ymlaen at gymhwyso technegau newydd, megis dysgu peiriant, i sicrhau gwelliant pellach yn ein chwiliadau am donnau disgyrchol a’n galluogi i weld mwy o donnau disgyrchol,” meddai’r Athro Stephen Fairhurst, Cyfarwyddwr Sefydliad Ymchwil Arloesedd Data ym Mhrifysgol Caerdydd.  "Rydym hefyd yn defnyddio'r un dulliau i fynd i'r afael â phroblemau data eraill mawr ym maes gwyddoniaeth a meddygaeth."