Datblygiad pwysig wrth ddehongli dechreuadau tyllau du enfawr

Dywed tîm ymchwil dan arweiniad gwyddonwyr o Brifysgol Caerdydd eu bod yn agosach at ddeall dechreuadau tyllau du enfawr diolch i dechneg newydd sydd wedi eu galluogi i nesau at un o'r gwrthrychau cosmig enigmatig hyn mewn manylder na welwyd ei debyg.

Dyw gwyddonwyr ddim yn siŵr a ffurfiwyd tyllau du enfawr yn fuan ar ôl y glec fawr, mewn proses a elwir yn 'gwymp uniongyrchol', neu gael eu tyfu'n ddiweddarach o lawer o 'had' tyllau du a grëwyd yn sgil marwolaeth sêr enfawr.

Os yw'r dull cyntaf yn wir, byddai tyllau du enfawr yn cael eu creu gyda màs eithriadol o fawr - cannoedd o filoedd i filiynau o weithiau'n fwy o ran màs na'n Haul ni - a byddai ganddyn nhw isafswm maint penodol.

Os yw'r ail ddull yn wir, yna byddai tyllau du enfawr yn dechrau'n gymharol fach, tua 100 gwaith màs ein Haul ni, ac yn tyfu'n fwy dros amser drwy fwydo ar y sêr a'r cymylau nwy sy'n byw o'u cwmpas.

Bu'n ymdrech ers tro i seryddwyr ddod o hyd i'r tyllau du enfawr â'r màs lleiaf, sef y dolenni coll sydd eu hangen i ddatrys y broblem hon.

Mewn astudiaeth a gyhoeddir heddiw, mae'r tîm a arweinir gan Gaerdydd wedi gwthio'r ffiniau, gan ddatgelu un o'r tyllau du enfawr â'r màs lleiaf a welwyd erioed yng nghanol galaeth cyfagos, sy'n pwyso llai na miliwn gwaith màs ein haul ni.

Mae'r twll du enfawr yn byw mewn galaeth a elwir yn gyffredin yn "Rhith Mirach", oherwydd ei fod mor agos at seren ddisglair iawn o'r enw Mirach, sy'n rhoi cysgod rhithiol iddo.

Gwnaed y canfyddiadau yn defnyddio techneg newydd gyda Phrawf Milimedr Mawr/isfilimedr Atatcama (ALMA), y telesgop mwyaf diweddar sydd wedi'i leoli'n uchel ar lwyfandir Chajnantor yn yr Andes yn Chile a ddefnyddir i astudio golau o rai o'r gwrthrychau oeraf yn y Bydysawd.

"Mae'n ymddangos fod gan y twll du enfawr yn Rhith Mirach fàs o fewn yr ystod a ragwelwyd gan fodelau 'cwymp uniongyrchol'," dywedodd Dr Tim Davis o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd.

"Fe wyddom ei fod yn weithredol ar hyn o bryd ac yn llyncu nwy, felly dyw hi ddim yn bosibl i rai o'r modelau 'cwymp uniongyrchol' mwy eithafol, sydd ddim ond yn gwneud tyllau du enfawr iawn, fod yn wir.

Gwrthrychau sydd wedi chwalu dan bwysau disgyrchiant yw tyllau du, gan adael rhanbarthau bach ond anhygoel o ddwys yn y gofod lle na all unrhyw beth ddianc, hyd yn oed golau.

Twll du enfawr yw'r math mwyaf o dwll du a gall fod gannoedd o filoedd, os nad biliynau, o weithiau'n fwy na màs yr Haul.

Credir bod bron pob galaeth mawr, fel ein Llwybr Llaethog ni, yn cynnwys twll du enfawr yn ei ganol.

"Mae tyllau du enfawr wedi'u canfod mewn galaethau pellennig hefyd gan ymddangos ychydig o filiynau o flynyddoedd ar ôl y glec fawr", dywedodd Dr Marc Sarzi, aelod o dîm Dr Davis o Arsyllfa a Phlanetariwm Armagh.

"Mae hyn yn awgrymu y gallai o leiaf rai tyllau du enfawr fod wedi tyfu'n enfawr iawn mewn amser byr iawn, sy'n anodd ei esbonio yn ôl y modelau ar gyfer ffurfio ac esblygu galaethau."

"Mae pob twll du'n tyfu wrth iddo lyncu cymylau nwy ac aflonyddu sêr sy'n mentro'n rhy agos, ond mae rhai'n fwy gweithredol na'i gilydd."

"Gallai chwilio am y tyllau du enfawr lleiaf mewn galaethau cyfagos," ychwanegodd Dr Sarzi, "felly ein helpu ni i ddatgelu sut mae tyllau du enfawr yn dechrau."

Yn eu hastudiaeth, defnyddiodd y tîm rhyngwladol dechnegau newydd sbon i nesáu’n agosach nag erioed o'r blaen at galon galaeth bach cyfagos, NGC404,  gan adael iddynt weld y cymylau nwy'n chwyrlïo o gwmpas y twll du enfawr yn ei ganol.

Galluogodd telesgop ALMA y tîm i ddadelfennu’r cymylau nwy yng nghanol y galaeth, gan ddatgelu manylion oedd yn 1.5 blwyddyn golau ar draws yn unig, sy'n golygu mai dyma'r mapiau cliriaf erioed o nwy o alaeth arall.

Roedd gallu arsylwi'r galaeth hwn gyda'r fath fanylder yn galluogi'r tîm i oresgyn gwerth degawd o ganlyniadau oedd yn gwrthdaro a datgelu gwir natur y twll du enfawr yng nghanol y galaeth.

"Mae ein hastudiaeth yn dangos y gallwn ddechrau o ddifrif gyda'r dechneg newydd hon i archwilio nodweddion a tharddiadau'r gwrthrychau dirgel hyn," ychwanegodd Dr Davis.

"Os oes isafswm màs i dwll du enfawr, dydyn ni ddim wedi dod o hyd iddo eto."

Mae'r canfyddiadau'r astudiaeth wedi'u cyhoeddi heddiw yn y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.