Crychdonnau gofod-amser wedi'u canfod am y tro cyntaf

Gwyddonwyr Prifysgol Caerdydd yn agor ffenestr newydd i'r Bydysawd wrth i donnau disgyrchiant gael eu canfod am y tro cyntaf

Mae tîm rhyngwladol o wyddonwyr, gan gynnwys grŵp o ymchwilwyr o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Prifysgol Caerdydd, wedi gweld tonnau disgyrchiant am y tro cyntaf. Dyma'r elfen olaf sy'n cadarnhau'r ddamcaniaeth gyffredinol o berthynoledd a gynigiodd Albert Einstein union gan mlynedd yn ôl.

Cafodd y darganfyddiad ei wneud am 9.51am (amser y DU) ar 14 Medi 2015 gan ddau synhwyrydd ar wahân yn Louisiana a Thalaith Washington. Mae'r synwyryddion hyn yn rhan o Arsyllfa Tonnau Disgyrchiant Ymyriadur Laser (LIGO).

Mae hyn yn cau pen y mwdwl ar 50 mlynedd o chwilio am y signalau. O ganlyniad i gyfraniad hollbwysig y Grŵp Ffiseg Disgyrchiant ym Mhrifysgol Caerdydd, gallai'r darganfyddiad ddechrau cyfnod newydd o seryddiaeth lle gellir profi damcaniaethau Einstein ymhellach. Bydd hefyd yn rhoi ffenestr newydd i ymchwilwyr arsylwi digwyddiadau cosmig eithafol sy'n digwydd yn y Bydysawd.

Dywedodd yr Athro B S Sathyaprakash, o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: "O ganlyniad i'r darganfyddiad rhyfeddol hwn gan LIGO, mae gennym gyfle newydd i arsylwi prosesau treisgar yn y Bydysawd, megis tyllau duon a sêr niwtron yn dod ynghyd, uwchnofâu, a ffenomena cosmig eraill. Gallwn ddefnyddio'r arsylwadau hyn i brofi damcaniaeth Einstein ynghylch disgyrchiant hefyd, yn ogystal â datrys dirgelwch sylweddau ac ynni tywyll."

Rhagfynegwyd tonnau disgyrchiant yn gyntaf gan Einstein ym 1916, ac maent yn grychdonnau bach yng ngofod-amser sy'n cael eu hallyrru o ganlyniad i ddigwyddiadau cosmig grymus, fel sêr yn ffrwydro a thyllau duon yn uno. Mae'r tonnau disgyrchiant yn cario gwybodaeth am eu tarddiad dramatig. Maent hefyd yn rhoi gwybodaeth am natur disgyrchiant na fyddai wedi bod ar gael fel arall.

Yn union yr un modd â charreg yn cwympo i mewn i bwll, mae'r crychdonnau bychain yn teithio tuag allan i'r gofod. Fodd bynnag, dyma'r tro cyntaf i ni allu eu gweld o'r Ddaear gan eu bod mor fychain.

Mae LIGO wedi cyhoeddi bod y tonnau disgyrchiant wedi'u creu yn ystod y ffracsiwn olaf o eiliad pan ddaeth dau dwll du ynghyd i greu un twll du enfawr tua 1.3 biliwn o flynyddoedd golau o'r ddaear. Amcangyfrifir bod y ddau dwll du tua 29 a 36 gwaith màs yr haul.

Dros y degawd diwethaf, mae Grŵp Ffiseg Disgyrchiant ym Mhrifysgol Caerdydd wedi gosod y sylfeini ar gyfer sut yr awn ati i ddarganfod crychdonnau disgyrchiant. Mae hyn wedi arwain at greu algorithmau a meddalwedd newydd sydd, erbyn hyn, yn offer safonol ar gyfer chwilio am signalau anodd eu cyrraedd.

Mae'r grŵp hefyd yn cynnwys arbenigwyr o'r radd flaenaf mewn gwrthdrawiadau tyllau du. Maent wedi creu efelychiadau cyfrifiadurol ar raddfa fawr i ddynwared y digwyddiadau cosmig treisgar hyn a darogan sut mae tonnau disgyrchiant yn cael eu gollwng o ganlyniad iddynt. Roedd y cyfrifiadau hyn yn hollbwysig wrth ddatgodio signal y don disgyrchiant a welwyd er mwyn mesur priodweddau'r ddau dwll du.

Yn ogystal â'r gwaith caib a rhaw, cyfrannodd y grŵp bŵer cyfrifiadura sylweddol i LIGO. Defnyddiwyd uwch-gyfrifiaduron yn y Brifysgol i ddadansoddi'r holl ddata a gynhyrchwyd gan y ddau synhwyrydd i ganfod arwyddion o don disgyrchiant.

"Mae'n anhygoel ein bod wedi canfod tyllau duon yn uniongyrchol heddiw, a hynny 40 mlynedd ers i mi glywed amdanynt am y tro cyntaf mewn trafodaeth gyhoeddus" meddai'r Athro Sathyaprakash. "Dros gyfnod o 20 mlynedd, mae ein myfyrwyr a'n hôl-raddedigion wedi gwneud cyfraniad aruthrol at y darganfyddiad cyffrous hwn, ac rwyf wrth fy modd yn cael rhannu'r newyddion gyda nhw."

Dywedodd yr Athro Mark Hannam, o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: "Mae'r arsylwad hwn wedi cadarnhau cynifer o bethau yr oeddem wedi'u dyfalu, ond heb fod gant y cant yn siŵr - hynny ydy, bod tyllau duon yn bodoli, yn ogystal â sêr dwbl, a bod eu màs ddwsinau o weithiau'n fwy na'r haul. Mae hyn wedi trawsnewid ein dealltwriaeth o'r Bydysawd, ond dim ond y dechrau yw hyn."

Dywedodd yr Athro Patrick Sutton, o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: "Bob tro mae seryddwyr yn dysgu sut i edrych ar y Bydysawd mewn ffordd newydd, maen nhw wedi dod o hyd i bethau cwbl annisgwyl, o gylchoedd planed Sadwrn i bylsarau ac adleisiau o'r Glec Fawr ei hun.  Bydd yr arsylwad cyntaf hwn o ddau dwll du yn troelli i mewn i'w gilydd, yn ein galluogi i brofi damcaniaeth Einstein yn y digwyddiad mwyaf eithafol ers y Glec Fawr. "

Dywedodd Dr Stephen Fairhurst, o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: "Dyma gadarnhad godidog o sawl un o'r proffwydoliaethau sy'n gysylltiedig â damcaniaeth gyffredinol Einstein o berthynoledd.  Yn ogystal, mae'r darganfyddiad hwn yn dynodi man cychwyn ar gyfer seryddiaeth tonnau disgyrchiant, sef ffordd newydd sbon o arsylwi'r Bydysawd."

Dywedodd David H. Reitze o Caltech, cyfarwyddwr gweithredol Labordy LIGO: "Mae arsylwi tonnau disgyrchiant yn cwblhau nod uchelgeisiol a bennwyd dros hanner can mlynedd yn ôl i ganfod y ffenomenon yma'n uniongyrchol a chael gwell dealltwriaeth o'r Bydysawd. Mae hefyd yn cyflawni etifeddiaeth Einstein gan mlynedd ar ôl cyhoeddi ei ddamcaniaeth gyffredinol o berthynoledd."

Prosiect Cydweithredol Gwyddonol LIGO (LSC) sy'n cynnal ymchwil LIGO. Mae'n cynnwys tua 950 o wyddonwyr o brifysgolion mewn 15 o wledydd. Mae rhwydwaith synwyryddion LSC yn cynnwys yr ymyriaduron yn Livingston, Louisiana, a Hanford, Washington. Gwnaethpwyd y darganfyddiad o ganlyniad i uwchraddio'r synwyryddion yn sylweddol. Advanced LIGO oedd yr enw arnynt ac mae'r offer 10 gwaith yn fwy sensitif gan olygu bod 1,000 gwaith yn fwy o'r Bydysawd o fewn cyrraedd LIGO.