Seryddwyr yn canfod ton ddisgyrchiant newydd

LIGO ganfod signal o don ddisgyrchiant "anhygoel o wan" wrth i ddau dwll du uno.

Mae arbenigwyr ym Mhrifysgol Caerdydd yn hawlio i’w modelau blaengar, a ddefnyddiwyd i ddarganfod ton ddisgyrchiant o uniad dau dwll du, gynrychioli conglfaen ym maes seryddiaeth tonnau disgyrchiant.

Gwnaethpwyd y darganfyddiad, a gyhoeddwyd heddiw [NODER Y DYDDIAD], gan Gydweithwyr Gwyddonol (LSC) LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) ar 26 Rhagfyr 2015, dri mis yn unig wedi i don ddisgyrchiant gael ei chanfod am y tro cyntaf erioed.

Adwaenir y darganfyddiad fel ‘digwyddiad Dydd San Steffan’ ac mae’r don ddisgyrchiant hon yn tarddu o uniad dau dwll du dros biliwn o flynyddoedd yn ôl, ond roedd y signal a gyrhaeddodd y ddaear yn eithriadol o wan. Rhwng yr efelychiadau cyfrifiadurol graddfa fawr a ddangosai sut mae tyllau duon yn gwrthdaro a’r dadansoddiadau algorithmau soffistigedig, a ddatblygwyd ill dau gan Brifysgol Caerdydd, roedd yn bosibl mynd at wraidd y signal o’r data.

Meddai Dr Stephen Fairhurst, a weithiodd ar y cyd ar ysgrifennu’r papurau a oedd yn adrodd y canlyniadau hyn: "Mae'r digwyddiad hwn yn gonglfaen ym maes seryddiaeth tonnau disgyrchiant ac yn rhoi gwedd newydd ar y bydysawd. Bydd arsylwi tonnau disgyrchiant yn ein galluogi i ddeall sut mae tyllau duon yn ffurfio o farwolaeth sêr o fàs enfawr. Bydd hefyd yn gyfle i brofi a oedd damcaniaeth Einstein amdanynt yn gywir."

Dywedodd yr Athro Mark Hannam, hefyd o Grŵp Ffiseg Disgyrchiant, Prifysgol Caerdydd: "Mae'r masau gwahanol a'r troelliadau a welsom ddydd San Steffan yn dangos ein bod yn dechrau casglu gwybodaeth hanfodol am y tyllau duon sy'n bodoli yn y bydysawd."

Dangosodd dadansoddiad o'r data fod y tyllau duon yn llawer ysgafnach o ran màs na'r tyllau duon a welwyd o'r blaen gan LIGO. Roedd y tyllau duon hyn, a wrthdarodd mewn galaeth bell i ffurfio un twll du anferthol, rhwng 2-5 miliwn gwaith yn drymach na màs y ddaear, ond yn ddim mwy na na 100 cilomedr o led.

Un gwahaniaeth arwyddocaol rhwng y darganfyddiad hwn a’r digwyddiad blaenorol oedd bod o leiaf un o’r ddau dwll du yn troelli ar amser y gwrthdaro, yn ôl y data newydd. Mae astroffisegwyr wedi amau’n hir y dylai tyllau duon droelli, ond mae mesur y ffenomen hon gyda thelesgopau wedi bod yn anodd iawn.

Dywedodd Dr Patrick Sutton, Pennaeth y Grŵp Ffiseg Disgyrchiant, Prifysgol Caerdydd: "Yn y blynyddoedd i ddod, bydd tonnau disgyrchiant yn caniatáu inni graffu ar graidd ffrwydradau sêr, archwilio strwythur sêr niwtron – y gwrthrychau dwysaf a wyddom amdanynt yn y bydysawd – ac efallai y gwelwn ffenomena hollol newydd ac annisgwyl a fydd yn herio ein dealltwriaeth bresennol o'r bydysawd."

Dywedodd Yr Athro B S Sathyaprakash, Pennaeth y Grŵp Ffiseg Disgyrchiant, Prifysgol Caerdydd: "Ni fyddai’n bosibl inni fod wedi darganfod y signal o gwbl oni bai am y modelau arbennig o gywir ar gyfer uniadau tyllau duon yr ydym wedi eu datblygu yma yng Nghaerdydd.

"O'i gymharu â’r digwyddiad cyntaf, roedd signal y tonnau disgyrchiant a glywem yn anhygoel o wan, gan ddadleoli synwyryddion LIGO o lai nag un-milfed maint niwclews atomig. O ddefnyddio ein modelau ni, roeddem yn gallu mynd at wraidd y signal hwn o ddata a ddangosai’r holl arwyddion sy’n gysylltiedig ag uniad tyllau duon, a thybio nodweddion y ddau dwll du unigol."

Rhagfynegodd Einstein y cysyniad o donnau disgyrchiant gyntaf ym 1916, a’u diffinio fel crychdonnau 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.

Dros y degawd diwethaf, mae’r Grŵp Ffiseg Disgyrchiant ym Mhrifysgol Caerdydd wedi gosod y sylfaen 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 duon. Maent wedi creu efelychiadau cyfrifiadurol graddfa 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 ddisgyrchiant a welwyd er mwyn mesur nodweddion y ddau dwll du.

Cynhelir gwaith ymchwil LIGO gan y LIGO Gwyddonol Cydweithredol (LSC), grŵp o tua 950 o wyddonwyr o brifysgolion ar draws 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.