Skip to content
Skip to navigation menu

English

Esbonio tyllau du

17 Medi 2012

Explaining black holes

Mae ymchwilwyr o’r Brifysgol wedi darganfod priodwedd newydd mewn tyllau du: mae’n bosibl y gallai eu tonau wrth farw ddatgelu’r gwrthdrawiad cosmig a’u creodd.

Mae tyllau du yn fannau yn y gofod lle mae disgyrchiant mor gryf nes bod hyd yn oed goleuni yn methu dianc ac felly mae tyllau du arunig yn wrthrychau gwirioneddol dywyll nad ydyn nhw’n allyrru unrhyw fath o ymbelydredd.

Serch hynny, mae’n hysbys bod tyllau du sy’n cael eu haflunio, am fod tyllau du neu sêr eraill yn gwrthdaro yn eu herbyn, yn allyrru math newydd o ymbelydredd, o’r enw tonnau disgyrchol, a gafodd eu rhagfynegi gan Einstein gan mlynedd yn ôl bron.

Crychdonnau yn ffabrig gofod-amser yw tonnau disgyrchol ac maen nhw’n teithio ar gyflymder goleuni ond yn eithriadol o anodd eu canfod.

Mae ymyriaduron laser cilometr o faint yn cael eu hadeiladu yn yr Unol Daleithiau, Ewrop, Japan ac India, i ganfod y tonnau hyn o dyllau du sydd wedi gwrthdaro â’i gilydd ac o ddigwyddiadau cosmig eraill. Mae’r rhain yn sensitif i donnau disgyrchol yn yr un amrediad amledd yn fras â thonnau sain clywadwy, a gallwch feddwl amdanyn nhw fel meicroffon ar gyfer tonnau disgyrchol.

Mae dau dwll du sy’n cylchdroi o amgylch ei gilydd yn allyrru tonnau disgyrchol ac yn colli egni; yn y pen draw maen nhw’n dod at ei gilydd ac yn gwrthdaro i greu twll du sydd ar y dechrau yn afluniaidd iawn. Mae tonnau disgyrchol o dwll du afluniaidd yn dod allan nid mewn un dôn ond mewn cymysgedd o donau gwahanol, yn debyg iawn i donau olaf cloch yn canu.

Yn achos tyllau du, mae amledd pob tôn a chyflymder dirywiad y tonau yn dibynnu ar y ddau baramedr sy’n nodweddu twll du: ei fàs a pha mor gyflym y mae’n troelli.

Gan hynny, mae gwyddonwyr yn credu ers tro byd fod modd mesur màs a throelliad twll du heb fynd yn agos ato, a hynny drwy ddod o hyd i grychdonnau’r twll du mewn gofod-amser a mesur eu hamledd.

Defnyddiodd Ioannis Kamaretsos, Mark Hannam a B Sathyaprakash o’r Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth glwstwr ARCCA pwerus Caerdydd i gyflawni nifer fawr o efelychiadau cyfrifiadur o ddau dwll du yn gwrthdaro yn erbyn ei gilydd, a chanfod bod y tonau gwahanol sy’n dod o dwll du yn gallu dweud llawer iawn mwy wrthon ni mewn gwirionedd.

Bydd canfyddiadau’r tîm yn ymddangos yn Physical Review Letters.

"Drwy gymharu cryfder y gwahanol donau, mae’n bosibl nid yn unig ddysgu am y twll du terfynol, ond hefyd am briodweddau’r ddau dwll du gwreiddiol a fu’n rhan o’r gwrthdrawiad," esboniodd Ioannis Kamaretsos, a gyflawnodd y gwaith efelychu fel rhan o’i ymchwil PhD.

Ychwanegodd, "Mae’n gyffrous bod y manylion sy’n dod o ddiwedd y cyfnod pan fo’r tyllau du yn troelli i mewn i’w gilydd ac yn cyfuno wedi’u hargraffu ar y tonnau sy’n dod o’r twll du afluniaidd terfynol. Os yw Perthynoledd Cyffredinol yn gywir, mae’n bosibl y gallwn ni egluro sut mae tyllau du anferth iawn yng nghanol galaethau wedi llunio esblygiad y galaethau.

Wnaethon ni ddim ystyried o gwbl y byddai’n bosibl pwyso dau dwll du ar ôl iddyn nhw wrthdaro a chyfuno," meddai’r Dr Mark Hannam.

"Mae hyd yn oed yn bosibl y byddwn yn gallu defnyddio’r canlyniadau hyn i brofi damcaniaeth gyffredinol perthynoledd Einstein. Gallwn ni gymharu’r tonnau welwn ni o’r tyllau du sy’n cylchdroi â’r tonnau a ddaeth o’r twll du cyfun, ac edrych i weld a ydyn nhw’n gyson," meddai.

Dywedodd yr Athro B Sathyaprakash, sydd wedi treulio’i yrfa gyfan yn astudio tonnau disgyrchol: "Mae’n hynod iawn. Fel mewn unrhyw ymchwil newydd, mae’n canfyddiad ni’n agor cwestiynau newydd: pa mor fanwl allwn ni fesur paramedrau’r ddau dwll du gwreiddiol, a ydy’n canlyniadau ni’n ddilys ar gyfer systemau mwy generig lle mae troelliad y tyllau du gwreiddiol yn cyfeiriadu’n fympwyol, etc. Mi awn ni i’r afael â’r cwestiynau yma yn y blynyddoedd sy’n dod.


"Bydd yr uwch-ganfodyddion tonnau disgyrchol sy’n cael eu hadeiladu ar hyn o bryd yn rhoi cyfle inni brofi’n rhagfynegiadau yn y degawd sy’n dod."

Mae eu gwaith ymchwil yn agor llwybr newydd ar gyfer astudio priodweddau’r ddau dwll du a gynhyrchodd y twll du terfynol hyd yn oed pan nad yw’r ddau dwll du eu hunain yn weladwy i ganfodydd tonnau disgyrchol. Dylai canfodyddion tonnau disgyrchol y dyfodol allu astudio tyllau du llawer trymach na’r hyn y credid ei fod yn bosibl o’r blaen gan ledu eu rhychwant gwyddonol.

 

Dolenni perthynol

Yr Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth