15 175 107 étoiles. Chacune a reçu son âge. Mais aucun chiffre n'est exact : l'âge d'une étoile, c'est comme essayer de deviner l'âge d'une personne sur une photo. Vous diriez « environ 30 ans », pas « exactement 30 ans et 5 jours ». Ici aussi : le chiffre est enveloppé d'un nuage d'incertitude. Cette donnée est cruciale pour l'histoire de notre Galaxie — sans elle, la carte de la Voie lactée reste plate. Au siècle dernier, Cecilia Payne-Gaposchkin a découvert de quoi sont faites les étoiles, et Hans Bethe a percé le mystère de leur source d'énergie — nous savons donc comment elles vivent et vieillissent. Mais impossible de mesurer l'âge directement. On le déduit des lois de la vie stellaire ou, pour quelques-unes, de leurs « tremblements » (comme l'ont fait le télescope Kepler sous la direction de William Borucki). Cependant, pour la majorité des étoiles, nous ne disposons que de mesures de luminosité et de décomposition de la lumière obtenues par le télescope Gaia. De ces données, on extrait la température, la gravité de surface et la proportion d'éléments lourds — qui portent l'empreinte de l'âge.
La nouvelle approche fait appel à l'apprentissage automatique, un algorithme qui apprend par l'exemple. Il a été entraîné sur 135 569 étoiles dont les âges étaient déjà bien connus grâce au projet APOGEE. Cet algorithme, contrairement à une simple calculette, ne fournit pas un chiffre unique, mais tout un éventail de valeurs possibles — comme s'il disait : « probablement ceci, mais avec une certaine dispersion ». Le hic, c'est que même les âges de référence ne sont pas parfaits, ils comportent eux-mêmes une marge d'erreur. On a donc corrigé le calcul : à l'incertitude propre de l'algorithme, on a ajouté l'erreur connue de chaque référence. Mais les données d'entrée — température, composition chimique — sont aussi mesurées avec des imprécisions. Pour comprendre comment ces imprécisions se répercutent sur le résultat, on a eu recours à la simulation numérique avec échantillonnage répété : pour chaque étoile, on a fait tourner 200 versions légèrement modifiées des paramètres, puis moyenné. Ainsi est né un modèle qui, au lieu de simplement donner un âge, indique honnêtement le flou de l'estimation.
La vérification montre que l'écart moyen entre l'âge prédit et l'âge réel n'est que de –0,119 milliard d'années, avec une dispersion typique de 1,200 milliard d'années. L'algorithme a ensuite été appliqué aux 15 175 107 étoiles du catalogue Gaia pour lesquelles on disposait des paramètres adaptés. Désormais, pour chacune, on a non seulement l'âge, mais aussi trois types d'erreur : celle due à la méthode, celle due aux données d'entrée imprécises, et l'erreur totale. L'erreur totale typique est d'environ 1,4 milliard d'années, soit à peu près le quart de l'âge de la Terre. La comparaison avec d'autres méthodes confirme la fiabilité. Les astronomes peuvent à présent sélectionner les étoiles avec une précision acceptable pour étudier la naissance des étoiles dans différents recoins de la Galaxie. On ne cache plus l'incertitude, on travaille avec elle — on se fraye un chemin à travers le brouillard. En scrutant ce brouillard de probabilités, les chercheurs commencent à distinguer les contours de l'histoire de la Voie lactée.
La célèbre étoile « Mathusalem » s'était d'abord vu attribuer 16 milliards d'années — plus que l'Univers lui-même. L'erreur a été corrigée depuis, et désormais la nouvelle méthode permet d'éviter de telles mésaventures en montrant le flou de chaque estimation.
Déterminer précisément l'âge d'une étoile d'après sa lumière fait penser au tricordeur de « Star Trek ». Ce n'est pas encore une analyse instantanée, mais le catalogue de 15 millions d'étoiles est un grand pas vers un tel outil.