Gweld dynamo cosmig am y tro cyntaf yn datgelu sut mae meysydd magnetig yn cael eu creu yn y gofod

Dr Owen Roberts, Adran Ffiseg, Prifysgol Aberystwyth

Mae gwyddonwyr wedi gweld dynamo cosmig naturiol yn gweithredu yn y gofod ger y Ddaear am y tro cyntaf - gan ddod â nhw'n sylweddol agosach at ddeall sut mae meysydd magnetig yn cael eu creu yn y bydysawd.

Mae'r darganfyddiad, a wnaed gan dîm ymchwil rhyngwladol dan arweiniad Sefydliad Ymchwil Gofod Academi Gwyddorau Awstria sy'n cynnwys ffisegwyr o Brifysgol Aberystwyth, yn taflu goleuni newydd ar un o'r prosesau trawsnewid ynni mwyaf sylfaenol yn y cosmos.

Yn debyg iawn i'r ffordd y mae generaduron a grëir gan bobl yn trawsnewid symudiad yn drydan, mae dynamos cosmig yn gweithio trwy drawsnewid symudiadau nwy neu blasma sy'n dargludo trydan yn feysydd magnetig. 

Credir bod y dynamos hyn yn pweru amgylcheddau magnetig planedau, sêr a galaethau, ond mae arsyllu’n uniongyrchol arnynt yn y gofod wedi bod y tu hwnt i’n gallu tan nawr.

Mae'r astudiaeth newydd, a gyhoeddwyd yn Nature Communications, wedi canfod tystiolaeth glir o ddynamo tyrfol graddfa fach ym magneto-wain (magnetosheath) y Ddaear - y ffin caotig lle mae'r gwynt solar yn gwrthdaro â maes magnetig ein planed.

Wedi'i gywasgu, ei aflonyddu a'i ail-ffurfio’n gyson gan bwysedd gwyntoedd solar, mae'r magneto-wain yn darparu'r unig amgylchedd naturiol y gwyddys amdano lle gall gwyddonwyr astudio ymddygiad dynamos yn uniongyrchol mewn plasma gofod anwrthdrawol.

Mae'r darganfyddiad hwn yn dod â gwyddonwyr yn sylweddol agosach at ddeall sut mae meysydd magnetig yn cael eu cynhyrchu a'u cynnal ledled y cosmos - proses hanfodol sy'n helpu i ffurfio ymddygiad y Bydysawd yn ei gyfanrwydd.

Meddai Dr Owen Roberts, o'r Adran Ffiseg ym Mhrifysgol Aberystwyth:

“Mae hwn yn ganlyniad eithriadol. Am y tro cyntaf, gallwn weld dynamo plasma naturiol ar waith ar ein carreg drws cosmig.  Bydd y mesuriadau a gymerwn yn helpu i bontio'r bwlch rhwng arbrofion yn y labordy, efelychiadau cyfrifiadurol, a sut mae plasmâu gofod yn ymddwyn yn go iawn. Mae deall sut mae dynamos yn gweithio yn hanfodol ar gyfer esbonio esblygiad meysydd magnetig mewn planedau, sêr a galaethau.”

Gwnaed y darganfyddiad yn bosibl trwy ddefnyddio cyrch Magnetospheric Multiscale (MMS) NASA, fflyd o bedair llong ofod unfath sy'n hedfan mewn ffurfiant tebyg i byramid. Fe wnaeth y cyfluniad unigryw hwn alluogi ymchwilwyr i gofnodi mesuriadau cydamserol o lifoedd plasma a meysydd magnetig mewn tri dimensiwn.

Llun gan artist o llong ofod MMS. NASA-GSFC

Gyda'r data hwn, gwelodd y tîm feysydd magnetig yn cael eu hymestyn a'u plygu gan symudiadau plasma cyflym a rhannau lle’r oedd y cryfder magnetig yn gwanhau ac yn crymu’n ôl arno'i hun.

Yn ogystal â hyn gwelwyd parthau lle’r oedd y dwyster magnetig yn cynyddu - yn union fel a ragfynegir gan theori dynamos - ac ansefydlogrwydd mewn plasma sy'n caniatáu i'r dynamo weithredu hyd yn oed yn absenoldeb gwrthdrawiadau rhwng gronynnau.

Mae'r arwyddion hyn yn cyfateb i ddegawdau o ragfynegiadau damcaniaethol ac efelychiadau cyfrifiadurol, ond nid ydynt erioed wedi'u cael eu gweld mor glir yn y gofod tan nawr.

Ychwanegodd Dr Roberts o Brifysgol Aberystwyth:

“Mae'r pedair llong ofod NASA yn rhoi darlun 3D i ni o'r tyrfedd, sy’n ein galluogi i weld meysydd magnetig yn ymestyn, troelli, a thyfu yn union fel y rhagfynegir gan theori.

“Mae’r ffaith ein bod yn gallu gweld y mecanweithiau hyn ar waith yn trawsnewid yr hyn a oedd unwaith yn ddamcaniaethol yn unig yn rhywbeth y gallwn ei fesur a'i brofi. Mae'n ddatblygiad a fydd yn newid sut rydyn ni'n astudio meysydd magnetig ledled y cosmos.”

Rhannu