Imaginez un tableau composé de millions de minuscules points de couleurs variées. De loin, ces points se fondent en une teinte unique, mais en observant les nuances dans différentes zones, on peut deviner quelles couleurs dominent. C'est exactement ce que font les astronomes : ils observent la lumière globale de galaxies lointaines et, grâce à sa couleur, ils calculent comment ces galaxies sont réparties en fonction de la distance.

L'Univers regorge de galaxies, mais la plupart sont trop faibles pour être vues individuellement, même avec les télescopes les plus puissants comme Hubble et James Webb. Leur lumière combinée se fond en une lueur ténue : le fond optique cosmique. En examinant attentivement ce fond dans différentes couleurs (ce qu'on appelle la photométrie), on peut remarquer de légères ondulations. Elles proviennent du fait que les galaxies lointaines émettent une lumière légèrement différente en raison de l'expansion de l'univers : leur lumière est étirée, devenant plus rouge. C'est comparable au son d'une ambulance qui s'éloigne : plus elle est loin, plus le son est grave. En astronomie, ce décalage est appelé décalage vers le rouge, et il permet d'estimer la distance d'un objet.

La nouvelle méthode utilise l'apprentissage automatique : un programme informatique qui apprend à partir d'exemples. D'abord, les scientifiques ont créé un immense univers virtuel grâce à la simulation numérique, où toutes les distances des galaxies sont connues à l'avance. Ensuite, ils ont montré au programme des centaines de milliers d'images du fond, accompagnées des bonnes réponses. Le programme a appris à deviner à quelle distance se trouvent les amas de lumière qu'il voit. Au final, la précision est meilleure qu'un pour cent, même pour les galaxies impossibles à distinguer.

Cette découverte aidera à mieux comprendre la matière noire — cette masse invisible dont on a commencé à parler après les observations de Vera Rubin. On pourra aussi étudier l'époque où les premières étoiles se sont allumées — l'époque de formation stellaire — et comment la matière interstellaire a assombri la lumière. L'idée remonte à la découverte d'Edwin Hubble, qui a prouvé que l'Univers est en expansion, et aux rêves de Nancy Grace Roman de puissants télescopes spatiaux. D'ailleurs, la méthode rappelle l'étude du Fond diffus cosmologique, mais au lieu de l'ancienne lumière micro-onde, on analyse la lumière visible.