Un recensement qui ne note que les distances entre les maisons passe à côté de beaucoup de choses. On peut savoir où sont les villes et où sont les villages, mais on ne peut pas distinguer un gratte-ciel d'une maison individuelle. C'est à peu près ainsi que les astronomes étudient l'Univers avec la fonction de corrélation à deux points : ils comptent combien de paires de galaxies sont séparées par une distance donnée. L'outil est puissant, mais il ignore que les galaxies sont différentes. Certaines vivent dans des amas densément peuplés, d'autres dans des « villages » cosmiques.
Les auteurs de la nouvelle étude ont ajouté à cette méthode des « marqueurs colorés » — les fonctions de corrélation marquées (MCFs). Chaque galaxie reçoit un poids qui dépend de la densité de son environnement. Si elle a beaucoup de voisines, elle devient « plus lourde » et influence davantage les statistiques. Un principe similaire s'applique à l'analyse d'une ville, où l'on tient compte non seulement des distances entre les bâtiments, mais aussi de leur hauteur. La carte gagne du volume : on voit où la matière est plus concentrée et où elle l'est moins. Ces « marqueurs » aident à saisir l'influence de la matière noire et de l'énergie noire, qui gouvernent la croissance des structures cosmiques.
Les scientifiques ont testé l'idée sur 129 simulations informatiques de l'Univers dans des cubes d'un milliard d'années-lumière de côté. Ils ont examiné dans quelle mesure différentes combinaisons de « marqueurs » reconstituaient deux nombres clés : la fraction de matière dans le cosmos et l'amplitude des fluctuations de densité. Même trois variantes de poids donnent un gain de 1,7 à 2,5 fois. Cinq — jusqu'à 2,4 fois. La méthode s'est avérée étonnamment robuste : elle ne s'est pas effondrée lorsqu'on a modifié la taille de la région analysée ou le type de galaxies sélectionnées. La statistique angulaire est particulièrement utile — elle ne se contente pas de regarder la distance entre les galaxies, mais leur disposition mutuelle sous différents angles. Les différents types de « marqueurs » se complètent, comme deux points de vue sur une même sculpture. Et alors le recensement devient vraiment volumétrique : on voit non seulement les distances, mais aussi le poids de chaque morceau du tissu cosmique.
Si l'on agrandissait un atome jusqu'à la taille d'un terrain de football, le noyau en son centre aurait la taille d'un pois — tout le reste de l'espace serait vide. L'Univers est à peu près aussi vide à l'échelle des galaxies, mais c'est précisément ce « vide » qui permet de voir comment la matière noire rassemble la matière en filaments et en nœuds.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, des extraterrestres transmettent aux humains les plans d'une machine permettant de voyager à travers des trous de ver — des ponts dans l'espace-temps. Pour trouver de tels ponts dans la réalité, il faut des cartes ultra-précises de la distribution de la masse dans l'Univers — c'est précisément ce que les « marqueurs colorés » promettent d'améliorer.