Terletak di titik paling selatan di Bumi, Teleskop Kutub Selatan 280-ton selebar 10 meter telah membantu para astronom menguraikan sifat energi gelap dan membobol massa aktual neutrino - partikel subatom yang sulit ditangkap yang meliputi Semesta dan, sampai baru-baru ini, dianggap sepenuhnya tanpa massa yang terukur.
Teleskop Kutub Selatan (SPT) yang didanai NSF secara khusus dirancang untuk mempelajari rahasia energi gelap, kekuatan yang konon mendorong ekspansi Alam Semesta yang tak henti-hentinya (dan tampaknya masih mempercepat). Kemampuan pengamatan gelombang milimeter memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari Cosmic Microwave Background (CMB) yang meliputi langit malam dengan gema Big Bang yang berusia 14 miliar tahun.
Dihamparkan pada cetakan CMB adalah siluet kluster galaksi jauh - beberapa struktur paling masif yang terbentuk di dalam Semesta. Dengan menempatkan kelompok ini dan memetakan gerakan mereka dengan SPT, para peneliti dapat melihat bagaimana energi gelap - dan neutrino - berinteraksi dengan mereka.
"Neutrino adalah di antara partikel yang paling melimpah di alam semesta," kata Bradford Benson, seorang kosmologis eksperimental di Kavli Institute for Cosmological Physics dari University of Chicago. "Sekitar satu triliun neutrino melewati kami setiap detik, meskipun Anda tidak akan menyadarinya karena mereka jarang berinteraksi dengan masalah 'normal'."
Jika neutrino sangat besar, mereka akan memiliki efek pada kluster galaksi skala besar yang diamati dengan SPT. Jika mereka tidak memiliki massa, tidak akan ada efek.
Namun, hasil tim kolaborasi SPT berada di antara keduanya.
Meskipun hanya 100 dari 500 cluster yang diidentifikasi sejauh ini telah disurvei, tim telah mampu menempatkan batas atas awal yang cukup dapat diandalkan pada massa neutrino - lagi-lagi, partikel yang sebelumnya dianggap memiliki tidak massa.
Tes sebelumnya juga telah menetapkan batas yang lebih rendah untuk massa neutrino, sehingga mempersempit massa partikel subatom yang diantisipasi menjadi antara 0,05 - 0,28 eV (volt elektron). Setelah survei SPT selesai, tim berharap untuk memiliki hasil yang lebih percaya diri dari massa partikel.
"Dengan set data SPT lengkap kami akan dapat menempatkan kendala yang sangat ketat pada energi gelap dan mungkin menentukan massa neutrino," kata Benson.
"Kita harus sangat dekat dengan tingkat akurasi yang diperlukan untuk mendeteksi massa neutrino," katanya kemudian dalam email ke Space Magazine.
Pengukuran yang tepat seperti itu tidak akan mungkin terjadi tanpa Teleskop Kutub Selatan, yang memiliki kemampuan karena lokasinya yang unik untuk mengamati langit yang gelap untuk waktu yang sangat lama. Antartika juga menawarkan SPT suasana yang stabil, serta tingkat uap air yang sangat rendah yang mungkin menyerap sinyal panjang gelombang milimeter samar.
"Teleskop Kutub Selatan telah terbukti sebagai permata utama penelitian astrofisika yang dilakukan oleh NSF di Antartika," kata Vladimir Papitashvili, direktur program Astropisika dan Geospace Ilmu Antartika di Kantor Program Polar NSF. "Ini telah menghasilkan sekitar dua lusin publikasi sains yang ditinjau sejawat sejak teleskop menerima 'cahaya pertama' pada 17 Februari 2007. SPT adalah proyek yang sangat fokus, dikelola dengan baik, dan menakjubkan."
Temuan tim dipresentasikan oleh Bradford Benson pada pertemuan American Physical Society di Atlanta pada 1 April.
