Situé au point le plus au sud de la Terre, le télescope du pôle Sud de 280 tonnes et de 10 mètres de large a aidé les astronomes à découvrir la nature de l'énergie sombre et à se concentrer sur la masse réelle des neutrinos - des particules subatomiques insaisissables qui imprègnent l'Univers et, jusqu'à très récemment, on pensait qu'ils étaient entièrement dépourvus de masse mesurable.
Le télescope du pôle Sud (SPT) financé par la NSF est spécifiquement conçu pour étudier les secrets de l'énergie sombre, la force qui entraîne prétendument l'expansion incessante (et apparemment toujours en accélération) de l'Univers. Ses capacités d'observation aux ondes millimétriques permettent aux scientifiques d'étudier le fond des micro-ondes cosmiques (CMB) qui imprègne le ciel nocturne avec l'écho du Big Bang vieux de 14 milliards d'années.
Sur les empreintes du CMB se superposent les silhouettes d'amas de galaxies éloignées - certaines des structures les plus massives à se former dans l'Univers. En localisant ces grappes et en cartographiant leurs mouvements avec le SPT, les chercheurs peuvent voir comment l'énergie sombre - et les neutrinos - interagissent avec eux.
"Les neutrinos sont parmi les particules les plus abondantes de l'univers", a déclaré Bradford Benson, cosmologiste expérimental au Kavli Institute for Cosmological Physics de l'Université de Chicago. «Environ un billion de neutrinos nous traversent chaque seconde, bien que vous ne les remarquiez guère car ils interagissent rarement avec la matière« normale ».»
Si les neutrinos étaient particulièrement massifs, ils auraient un effet sur les amas de galaxies à grande échelle observés avec le SPT. S'ils n'avaient pas de masse, il n'y aurait aucun effet.
Cependant, les résultats de l’équipe de collaboration SPT se situent quelque part entre les deux.
Même si seulement 100 des 500 grappes identifiées à ce jour ont été étudiées, l'équipe a été en mesure de fixer une limite supérieure préliminaire raisonnablement fiable à la masse des neutrinos - là encore, des particules qui étaient supposées avoir non Masse.
Les tests précédents ont également attribué une limite inférieure à la masse des neutrinos, réduisant ainsi la masse anticipée des particules subatomiques entre 0,05 et 0,28 eV (électron-volts). Une fois l'enquête SPT terminée, l'équipe s'attend à obtenir un résultat encore plus confiant des masses des particules.
"Avec l'ensemble complet de données SPT, nous serons en mesure de placer des contraintes extrêmement strictes sur l'énergie sombre et éventuellement de déterminer la masse des neutrinos", a déclaré Benson.
"Nous devons être très proches du niveau de précision nécessaire pour détecter les masses de neutrinos", a-t-il noté plus tard dans un e-mail à Space Magazine.
De telles mesures précises n'auraient pas été possibles sans le télescope du pôle Sud, qui a la capacité, en raison de son emplacement unique, d'observer un ciel sombre pendant de très longues périodes. L'Antarctique offre également au SPT une atmosphère stable, ainsi que de très faibles niveaux de vapeur d'eau qui pourraient autrement absorber des signaux de faible longueur d'onde millimétrique.
«Le télescope du pôle Sud s’est révélé être un joyau de la recherche astrophysique menée par la NSF en Antarctique», a déclaré Vladimir Papitashvili, directeur du programme d’astrophysique et des sciences géospatiales de l’Antarctique au Bureau des programmes polaires de la NSF. «Il a produit une vingtaine de publications scientifiques évaluées par des pairs depuis que le télescope a reçu sa« première lumière »le 17 février 2007. SPT est un projet très ciblé, bien géré et étonnant.»
Les résultats de l'équipe ont été présentés par Bradford Benson lors de la réunion de l'American Physical Society à Atlanta le 1er avril.
