Welsh Journals

Search over 450 titles and 1.2 million pages

Y Tyllau Duon OWAIN WYN DAVIES Gellir DWEUD bod y planedau mewn stâd sefydlog statig oherwydd bod cyfantoledd rhwng grym disgyrchiant sy'n tynnu tuag at y blaned a grymoedd y maes electromagnetig, sy'n cynnwys atomau cywasgedig o fewn crynswth y blaned, ac sy'n gwthio am allan. Gall hyn, hyd y gwyddom, barhau'n gyson am byth os na ddaw rhyw ymyriad allanol i dorri'r cydbwysedd. Ond mae'r sêr yn bur wahanol, gan eu bod mewn stâd sefydlog dynamig ac mae seren o'r herwydd yn cynnal ei saerniaeth gyson yn sgil rhywbeth mewnol sy'n newid yn barhaus. Er enghraifft, mae'r ymwthiad allanol sy'n deillio o dymheredd crombil yr haul, ac sy'n gyfartal â grym disgyrchiant cyson yn dibynnu ar adweithiau niwclear sy'n cynhyrchu heliwm trwy dreulio hydrogen. Mae sefydlogrwydd ymddangosol yr haul yn ffaith oherwydd y broses o'i fewn sy'n newid 6 x 1011 Kg. o hydrogen i 5-958 x 1011 Kg. o heliwm bob eiliad. Newidir y gweddill, sef 4-2 x 109 Kg. o hydrogen yn ynni pelydrol sy'n deillio o'r haul i bob cyfeiriad. Fel y treulir mwy o hydrogen i gynhyrchu heliwm yng nghrombil yr haul, yna mae'r crombil ei hun yn crebachu ac yn ebrwydd mae gwres y crombil yn dechrau codi'n gyflym ac mae'r cynnydd hwn yn gorfodi rhanbarthau allanol yr haul i ehangu ac ymledu yn enfawr. Pryd hynny, er bod cyfanswm tymheredd y rhanbarthau hyn yn llawer uwch, ni fydd mannau ar yr arwyneb mor boeth ag o'r blaen gan fod mwy o arwynebedd i'w orchuddio. Mae tymheredd arwynebol yr haul heddiw tua 6,000°C, ond ni fyddai tymheredd arwynebol yr haul-ymledol ond tua 2,500°C. Oherwydd hyn, ni thywynna'r haul mwyach ond megis pelen goch- boeth. Pan fo'r haul, neu unrhyw seren gyffelyb yn y stâd arbennig hon gelwir ef yn 'Gawr Coch' ac y mae'r sêr Betelgeuse ac Antares yn enghreifftiau o'r stâd hon heddiw. A phan fo'r haul ar uchafbwynt ei ymlediad byddai ei faintioli yn ddigon mawr i fewn-Iyncu cylchdro'r blaned Mercher a hwyrach y blaned Gwener yn ogystal, ac ni fyddai bywyd yn bosibl mwyach ar ein daear ni. Pryd hynny bydd hydrogen yr haul bron â llwyr orffen a bydd tymheredd ei grombil mor uchel (tua 100,000,000°C) nes peri i'r atomau heliwm a gynhyrchwyd o'r hydrogen tros yr eonau meithion ymasio'n niwcleau mwy ac yna'n rhai mwy byth hyd nes yn y diwedd ffurfio niwcleau o haearn yn cynnwys 26 proton a 30 niwtron yr un. Ac yna daw'r cyfan i ben gan nad oes mwyach ddim egni o'r adweithiau niwclear gynt. Fel yr edwina'r adweithiau niwclear nid oes mwyach rym ar gael i wrthwynebu grymoedd tynn-fewnol anhyblyg y maes disgyrchiant a gynhyrchir oherwydd crynswth materol yr haul, sydd erbyn hyn yn anferth. Cofier bod grym disgyrchiant wedi ceisio yn amyneddgar trwy gydol biliynau o flynyddoedd i drechu pob grym gwrthwynebol allanol o fewn yr haul ond heb lwyddiant hyd yn hyn. Ond mae'r grym-ataliol yn awr wedi diflannu ac felly nis gall yr haul ond ildio i rym disgyrchiant a chychwyn crebachu a chywasgu. Fel y cywasga'r haul, neu seren gyffelyb ei stâd, mae'r atomau o'i fewn yn cael eu gwasgu'n barhaus yn nes at ei gilydd gan ddatgysylltu'r electronau oddi wrth y niwcleau. Ond, cyn cychwyn ar y broses o gywasgu, tybed a oes terfan neilltuol ym maintioli'r seren pryd y gall ddal cydbwysedd â grym disgyrchiant a parhau mewn stâd sefydlog trwy gyfantoli'r grymoedd mewnol a'r grymoedd allanol? Gelwir stâd statig fel hon yn 'Gorach Gwyn' a bu i wr o'r enw Chandrasekhar ymchwilio mewn dull a modd mathemategol i enrhif terfan o'r fath. Dywedodd bod yna faintioli critigol i'r ymlediad ac fel y cynydda dwysedd y crombil canolog mae mas y seren yn cynyddu tuag at derfan neilltuol a elwir yn 'Derfan Chandrasekhar'. Cynrychiolir y mas critigol hwn gan yr hafaliad: Mcritigol = 1-44 (1 + X)2 M0 lle mae X sydd gydag enrhif rhwng 0 ac 1 yn dibynnu ar gyfansoddiad cemegol y seren yn ôl cynnwys yr hydrogen o'i mewn ac mae M Q yn arwyddo mas yr haul. Gan fod y broses yn dibynnu ar losgi'r hydrogen yn llwyr, gellir o'r herwydd ddweud bod X = O ar y derfan hon. Pryd hynny mae'r holl ymledu wedi gorffen a'r hydrogen wedi ei losgi'n llwyr. Felly, gwelir yn ôl yr hafaliad uchod fod Mcritigol = 1-44 M0 Dyma uchafbwynt mas unrhyw seren sy'n mynd trwy'r broses hon ac felly dyma hefyd y mas-cychwynol ar y broses o gywasgu tan rym disgyrchiant. Os digwydd i mas seren ymledol fod yn llai na hyn gall aros megis 'Corach Gwyn' pryd mae'r pwysedd gwrthwynebol a gynhyrchir gan yr electronau yn ddigon i atal y broses o ymwasgu tan effaith grym disgyrchiant. Electronau cyffyrddiol ydyw y rhain ac mae electronau o'r fath wedi eu cywasgu'n llawer mwy clos at ei gilydd nag y buasent mewn atomau cyffredin cyfan. Ac wrth gywasgu'n nes at ei gilydd maent yn llawer mwy cyndyn i gael eu cywasgu ymhellach. Gan hynny mae'r grym gwrthwynebol sy'n deillio ohonynt yn cynyddu ac yn ddigon i goncro grym disgyrchiant. Mwyach, sefydla yn grynswth cyson tua maintioli'r ddaear ond gan fod cymaint o fater wedi ei gywasgu i le mor fychan mae dwysedd pob 'Corach Gwyn' yn aruchel. Buasai llond Ilwy fwrdd o fater 'Corach Gwyn' yn pwyso 1000 tunnell! Mae hefyd yn eithriadol o boeth oherwydd bod ynni cinetig y mewn-ddymchwa wedi ei drosi'n wres, ac amcangyfrifir bod tymheredd arwynebol 'Corach Gwyn' yn uwch na 100,000°C, ond mae'r tymheredd hwn yn disgyn fel yr ymbelydra'r seren y gwres hwn i'r gofod amgylchol. Eto, os ydyw mas-ymlediad seren yn uwch na'r gwerth-critigol yna nid yw'r pwysedd electronol yn ddigon i atal mwy o gywasgiad. Gan hynny mae'r seren yn parhau i leihau a chynyddu mewn dwysedd, ac fel y cynydda'r pwysedd disgyrchiadol mae'r electronau'n gwrthdaro'n ffyrnig a gwyllt yn erbyn y niwcleau. Ac yn ystod gwrthdrawiadau o'r fath mae'r electronau sy'n wefreiddiol negatif yn cyfuno â'r protonau sy'n wefreiddiol positif i gynhyrchu niwtronau.