Mae arsylwadau telesgop yn datgelu lluniau o fabandod y bydysawd yn oriau oed, medd gwyddonwyr

Mae tîm rhyngwladol o seryddwyr wedi creu’r delweddau cliriaf a manylaf hyd yn hyn o'r bydysawd yn ei fabandod, sef yr amser cosmig cynharaf sydd ar gael i bobl.

Gan fesur golau, a elwir yn gefndir microdonau cosmig (CMB), a fu’n teithio am fwy na 13 biliwn o flynyddoedd cyn cyrraedd telesgop yn uchel ym mynyddoedd Andes Chile, mae'r delweddau newydd yn datgelu'r bydysawd pan oedd tua 380,000 o flynyddoedd oed - sy'n cyfateb i luniau o faban sy’n oriau oed o’i gymharu â chosmos sydd bellach yn ganol oed.

Mae’r ymchwil, yn dilyn y cydweithio gyda Thelesgop Cosmoleg Atacama (ACT), yn dangos dwyster a polareiddio’r golau cynharaf ar ôl y Glec Fawr gan ddangos eglurder na welwyd ei debyg o’r blaen yn ogystal â chymylau hynafol o hydrogen a heliwm yn ymffurfio ac yn cydgrynhoi, gan droi yn nes ymlaen yn sêr a galaethau, sut y rhai cyntaf un.

Mae’r tîm, sy’n cynnwys ymchwilwyr o Brifysgol Caerdydd, yn dweud bod dadansoddi’r CMB mewn manylder uwch wedi’u galluogi i gadarnhau model syml o’r bydysawd, gan ddiystyru bellach lawer o bosibiliadau cystadleuol eraill.

Byddan nhw’n cyflwyno eu canlyniadau yng nghyfarfod blynyddol Cymdeithas Ffisegol UDA ddydd Mercher 19 Mawrth 2025 cyn eu cyflwyno i'r broses adolygu gan gymheiriaid i'w cyhoeddi yn The Journal of Cosmology ac Astroparticle Physics.

Dyma a ddywedodd yr Athro Erminia Calabrese, Cyfarwyddwr Ymchwil yn Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd ac awdur arweiniol un o’r astudiaethau sy’n cael eu cyflwyno: “Oherwydd y delweddau newydd hyn gallwn ni ail-greu’n fanwl iawn y prosesau a oedd wedi hadu'r strwythurau cosmig cymhleth hynny a welwn yn awyr y nos a’n planed hefyd.”

“O’r 1,900 o heuliau seta hynny, dim ond 100 yw màs y mater arferol - y math y gallwn ni ei weld a’i fesur. Mae tri chwarter o hyn yn hydrogen a chwarter yn heliwm.

“Cafodd yr elfennau sy’n rhan o fodau dynol – carbon yn bennaf, gydag ocsigen, nitrogen, haearn a hyd yn oed olion aur – eu creu’n ddiweddarach mewn sêr, sef dim ond ysgeintiad ar ben y lobsgows cosmig hwn.

“Mae 500 o heuliau seta eraill o fàs yn y mater tywyll anweledig nad yw’n hysbys inni hyd yn hyn, a’r 1,300 sy’n weddill yw egni tra-arglwyddiaethol y gwactod neu “ynni tywyll” y gofod gwag.”

Un o brif amcanion y gwaith oedd ymchwilio i fodelau eraill y bydysawd a fyddai’n egluro’r anghytundeb a gafwyd ynystod y blynyddoedd diwethaf ynghylch cysonyn Hubble, sef cyfradd ymehangu’r gofod heddiw.

Mae mesuriadau sy'n deillio o'r CMB wedi bod yn gyson gan ddangos cyfradd ehangu o 67-68 cilomedr yr eiliad fesul megaparsec (km/s/Mpc), tra bod mesuriadau sy'n deillio o symudiad galaethau cyfagos yn nodi bod cysonyn Hubble mor uchel â 73–74 km/s/Mpc.

Gan ddefnyddio eu data sydd newydd eu rhyddhau, cadarnhaodd tîm ACT werth is cysonyn Hubble gan lwyddo i sicrhau rhagor o fanwl gywirdeb.

“Sganion ni lawer o ddosbarthiadau o fodelau a allai roi gwerth uwch i nodi’r gyfradd ymehangu ond doedd y data newydd ddim yn eu ffafrio”, ychwanegodd yr Athro Calabrese.

Mae'r mesuriadau newydd hefyd wedi mireinio'r amcangyfrif ynghylch oedran y bydysawd, gan ganfod ei fod yn 13.8 biliwn o flynyddoedd oed, a’r ansicrwydd yw dim ond 0.1%.

Mae ACT wedi bod yn destun ffocws sylweddol ymchwil i dîm Prifysgol Caerdydd gan fod ei Grŵp Offerynnau Seryddiaeth ynghlwm wrth gynllun optegol ACT ers dylunio’r offeryn cyntaf yn ôl yn 2004.

Mae gwaith dan arweiniad yr Athro Calabrese ers 2011 wedi troi’r data yn wybodaeth am briodweddau sylfaenol y cosmos.

Mae’r gwaith o nodweddu a dehongli’r data terfynol a gyflwynwyd yn y cyfarfod yn benllanw pedair blynedd o waith ar y cyd â’r ymchwilydd ôl-ddoethurol o Brifysgol Caerdydd, Hidde Jense.

Cwblhaodd ACT ei arsylwadau yn 2022, ac mae sylw bellach yn troi at Arsyllfa Simons, sef cyfleuster newydd a mwy grymus yn yr un lleoliad yn Chile – y prosiect CMB mawr nesaf i dîm Prifysgol Caerdydd.

“Gwych o beth yw gweld ACT yn ymddeol ar ôl llwyddo i sicrhau’r canlyniadau hyn,” ychwanegodd yr Athro Calabrese.

“Mae’r cylch yn parhau i gau am ein model safonol o gosmoleg, ac mae’r canlyniadau diweddaraf hyn yn pwyso’n gryf yn erbyn bydysawdau nad ydyn nhw bellach yn rhai posibl.”

Cafodd yr ymchwil hon ei chefnogi gan Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol yr Unol Daleithiau (AST-0408698, AST-0965625 ac AST-1440226 ar gyfer prosiect ACT, a hefyd PHY-0355328, PHY-0855887 a PHY-1214379), Prifysgol Princeton, Prifysgol Pennsylvania a dyfarniad gan Sefydliad Canada ar gyfer Arloesedd.

Mae’r prosiect yn cael ei arwain gan Brifysgol Princeton a Phrifysgol Pennsylvania, gyda 160 o gydweithredwyr mewn 65 o sefydliadau. Roedd ACT ar waith yn Chile rhwng 2007 a 2022 yn rhan o gytundeb gyda Phrifysgol Chile, ym Mharc Seryddol Atacama.