Ymchwil yn taflu amheuaeth ar theorïau ffurfio sêr

Gallai sêr fod yn cael eu geni mewn ffordd hollol annisgwyl o gymylau dwys o nwy a llwch yn ein galaeth ein hunain a thu hwnt.

Mae hyn yn ôl tîm rhyngwladol o ymchwilwyr, gan gynnwys gwyddonwyr o Brifysgol Caerdydd, sydd wedi canfod nad yw’r rhagdybiaethau sydd wedi’u ffurfio ers cryn amser ynghylch y berthynas rhwng màs cymylau o lwch a nwy sy’n ffurfio sêr a màs y seren yn y pen draw mor syml ag yr oeddem yn ei feddwl.

Mae’r rhesymau sylfaenol pam fod seren yn tyfu hyd at fàs penodol wedi peri penbleth i wyddonwyr ers peth amser.

Tybiwyd bod màs seren yn dibynnu’n bennaf ar y strwythur gwreiddiol - y craidd sy’n ffurfio seren - y caiff sêr eu geni ohono.

Mewn meithrinfeydd serol ar draws y Bydysawd, mae cymylau moleciwlaidd enfawr, wedi’u creu o lwch a nwy dwys, yn dechrau dymchwel a dod ynghyd dan ddylanwad disgyrchiant i greu creiddiau sy’n ffurfio sêr.

O fewn y creiddiau dwys eithriadol hyn mae deunydd yn dechrau dymchwel a gwresogi i dymheredd sy’n ddigon poeth i gynnal ymasiad niwclear, a thrwy hyn mae’r seren yn dechrau tyfu.

Mae arsylwadau yn ein galaeth ein hunain, y Llwybr Llaethog, wedi dangos bod cysylltiad rhwng màs y creiddiau sy’n ffurfio sêr a màs y sêr y maent yn eu creu yn y pen draw, a bod patrwm dosbarthu cyffredin ym mhob rhan ohoni.

Er enghraifft, mae arsylwadau’n dangos nifer gymharol fach o sêr sy’n fwy eang na’r Haul, a bod sêr màs-solar yn gymharol niferus. Mae’r dosbarthiad hefyd yn dangos bod sêr sydd ychydig yn llai na’r Haul hyd yn oed yn fwy cyffredin, ond bod sêr â màs llai o lawer yn llai cyffredin.

Un cwestiwn sy’n peri penbleth i wyddonwyr yw p’un ai a fyddem yn gweld yn union yr un dosbarthiad o fasau sêr mewn clystyrau serol eraill ledled y Bydysawd, ac yn yr un modd a yw’r berthynas hon rhwng creiddiau sy’n ffurfio sêr a’r sêr eu hunain yn gyffredin.

Yn eu hastudiaeth, a gyhoeddwyd heddiw yn Nature Communications, defnyddiodd y tîm Drefniant Milimetr/Is-filimetr Mawr Atacama (ALMA) yn Chile i gael mewnwelediad digynsail i ardal ffurfio sêr bellenig o’r enw W43-MM1, sydd 18,000 o flynyddoedd golau i ffwrdd.

Drwy ddefnyddio’r trefniant hynod sensitif hwn o delesgopau, gallai’r tîm arsylwi creiddiau sy’n ffurfio sêr ag amrediad rhyfeddol, o’r rheini sy’n debyg i fàs ein Haul ni i’r rheini sydd 100 gwaith yn fwy eang.

I’w syndod, roedd y dosbarthiad o greiddiau sy’n ffurfio sêr yn hollol wahanol i’r hyn a arsylwyd yn flaenorol mewn rhanbarthau cyfagos o’r Llwybr Llaethog.

Yn benodol, gwnaethant arsylwi digonedd o sêr mawr iawn â masau enfawr, ond llai o sêr llai o faint sy’n fwy cyffredin yn ein galaeth ni.

Dywedodd cyd-awdur yr astudiaeth, Dr Kenneth Marsh o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: “Roedd y canfyddiadau hyn yn syndod llwyr ac maent yn cwestiynu’r berthynas gymhleth rhwng masau creiddiau sy’n ffurfio sêr a masau’r sêr eu hunain; ffaith sydd wedi’i chymryd yn ganiataol ers cryn amser.

“O ganlyniad, efallai y bydd angen i’r gymuned ailedrych ar ei chyfrifiadau ynghylch y prosesau cymhleth sy’n pennu sut mae sêr yn cael eu geni. Mae esblygiad craidd i mewn i seren yn cynnwys nifer o ryngweithiadau ffisegol gwahanol, a dylai canlyniadau astudiaethau fel hyn ein helpu i ddeall yn well sut mae hyn i gyd yn digwydd.”

Arweiniwyd yr astudiaeth gan ymchwilwyr yn Sefydliad Planetoleg ac Astroffiseg Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes) a’r Labordy Astroffiseg, Offerwaith a Modelu (CNRS/CEA/Université Paris Diderot).