Crychdonnau o ddyfnder y cosmos yn datgelu'r twll du mwyaf a ganfuwyd eto

Mae'r ffynhonnell fwyaf erioed o donnau disgyrchol wedi'i chanfod - cyfuniad o ddau dwll du a gynhyrchodd ffrwydrad sy'n hafal i egni wyth haul, gan anfon tonnau sioc trwy'r bydysawd.

Cynhyrchir tonnau disgyrchol pan fydd digwyddiad cosmig eithafol yn digwydd yn rhywle yn y bydysawd ac, fel gollwng craig mewn pwll, mae'r digwyddiadau hyn yn crychdonni ar draws y cosmos, gan blygu ac ymestyn ffabrig gofod-amser ei hun.

Ers i donnau disgyrchol gael eu canfod gyntaf yn 2015, o gyfuniad dau dwll du mwy na biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd, mae seryddwyr wedi gweld llu o signalau o wrthdrawiadau cosmig gwahanol.  Gyda'i gilydd mae'r digwyddiadau hyn wedi agor ffenestr newydd ar y bydysawd sy'n cynnig ymchwiliad unigryw a phwerus i'r ffenomenau cosmig mwyaf eithafol.

Yn seiliedig ar sut rydym yn deall gweithrediadau mewnol sêr, credai gwyddonwyr na ellid ffurfio twll du o'r màs hwn gan seren sy'n chwalu.  Felly nawr, gyda thystiolaeth gadarn bod tyllau duon enfawr yn bodoli, mae angen i seryddwyr ailfeddwl am yr hyn sy'n hysbys am sut mae tyllau duon yn ffurfio.

Roedd y gwrthdrawiad yn cynnwys dau dwll du yn mewndroelli, y cyntaf tua 85 gwaith yn fwy na'r haul, a'r ail yn mesur tua 65 gwaith màs yr haul.

Pan chwalodd y ddau dwll du anferthol oedd yn troelli i mewn i'w gilydd, fe greodd andros o dwll du - tua 142 gwaith màs yr haul, gan ryddhau ffrwydrad o egni tonnau disgyrchol sy'n cyfateb i fàs oddeutu wyth haul.  Y twll du sy'n weddill yw'r canfyddiad clir cyntaf o “dwll du màs canolradd” fel y'i gelwir, gyda màs rhwng 100 a 1,000 gwaith yn fwy na'r haul.

Mae hefyd yn ymddangos bod y signal wedi dod o ffynhonnell tua 17 biliwn o flynyddoedd goleuni o'r Ddaear, gan ei gwneud yn un o'r ffynonellau tonnau disgyrchol mwyaf pell a ganfuwyd hyd yn hyn.

Gwelwyd y signal, o'r enw GW190521, ar Fai 21, 2019 gan ddau o'r offerynnau gwyddonol mwyaf sensitif a adeiladwyd erioed - y synhwyrydd Virgo yn yr Eidal a dau synhwyrydd Arsyllfa Tonnau Disgyrchol Ymyriadureg Laser (LIGO) yn yr Unol Daleithiau.

Mae'r tîm rhyngwladol o wyddonwyr, sy'n rhan o Gydweithrediad Gwyddonol LIGO (LSC) a Chydweithrediad Virgo, wedi adrodd ar eu canfyddiadau mewn dau bapur a gyhoeddwyd heddiw. Mae Prifysgol Caerdydd wedi bod yn aelod o LIGO ers ei sefydlu.

Dywedodd yr Athro Stephen Fairhurst, o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd: “Unwaith eto, mae’r arsylliad diwethaf o donnau disgyrchol yn herio ein dealltwriaeth o’r bydysawd.  Rydym wedi arsylwi cyfuno'r pâr mwyaf o dyllau du hyd yn hyn, gan gynnwys un sy'n rhy enfawr i fod wedi'i ffurfio'n uniongyrchol ar ôl cwymp seren enfawr.  Bydd arsylwadau yn y dyfodol yn dweud wrthym pa mor gyffredin yw'r tyllau duon enfawr hyn, ac yn rhoi cliwiau pellach i'w tarddiadau.  Fodd bynnag, maen nhw hefyd yn sicr o ddarparu arsylwadau newydd ac annisgwyl i herio ein damcaniaethau mewn ffyrdd newydd.”

Hyd yn hyn, nid oedd gwyddonwyr o'r farn y gallai twll du o'r maint hwn fodoli - ond gyda thystiolaeth bellach yn awgrymu fel arall, mae wedi ysgogi seryddwyr i ailfeddwl am yr hyn sy'n hysbys am dyllau duon.

Yn ôl Dr Vivien Raymond o’r Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth: “Mae’r signal ton-ddisgyrchol hwn yn ehangu ffiniau ein dealltwriaeth o’r bydysawd tywyll. Roedd canfod priodoleddau gwrthrychau wrth eu gwraidd yn her newydd ac fe wnaethom lwyddo i wneud hynny gyda’r modelau signal diweddaraf a’n dealltwriaeth gynyddol o ddatgelwyr y tonnau disgyrchiant eu hunain. Ac erbyn hyn, ac yn benodol o ganlyniad i waith yn y meysydd hyn ym Mhrifysgol Caerdydd, dyma deulu arall eto o wrthrychau anweladwy y gallwn eu hastudio a dysgu oddi wrthynt.

Dim ond drwy gyfuno technoleg y DU, cyllid rhyngwladol parhaus ac ymroddiad a gweithgarwch eithriadol dros fil o wyddonwyr ledled y byd yr oedd y canfyddiadau yn bosibl. Mae Cydweithrediad Gwyddonol LIGO yn cynnwys dros 1000 o wyddonwyr o 17 gwlad, ac mae'n cynnwys ymchwilwyr o ddeg prifysgol yn y DU (Glasgow, Birmingham, Caerdydd, Ystrad Clud, Gorllewin yr Alban, Sheffield, Caeredin, Caergrawnt, Coleg y Brenin, Llundain a Southampton).