La galaxie NGC 4254 se trouve à un million et demi d'années-lumière du centre de l'amas de la Vierge. Elle traîne derrière elle un long filament d'hydrogène en refroidissement – signe qu'elle s'engouffre à pleine vitesse dans le gaz surchauffé. La perte de ce carburant froid éteint la formation de nouvelles étoiles. Mais à voir seulement cette traîne, impossible de savoir s'il s'agit d'une première chute dans ce milieu brûlant ou si la galaxie a déjà traversé le cœur et en revient.

Les amas de galaxies sont de véritables creusets. En leur centre, le gaz est balayé et la formation d'étoiles est réprimée. En périphérie, on trouve encore des spirales bleues, mais parmi elles se cachent des « revenantes » – des galaxies qui ont déjà traversé le cœur et ont été éjectées par la gravité. Elles ressemblent à des nouvelles venues, bien qu'elles aient déjà perdu une partie de leur gaz et de leur halo sombre. Le mélange de ces deux chemins évolutifs fausse le tableau : sans connaître l'orbite, on ne sait pas où l'environnement a porté le coup – dans le groupe avant la chute, ou déjà dans les profondeurs de l'amas.

Pour séparer les nouvelles venues des revenantes, les astrophysiciens se sont tournés vers l'apprentissage automatique. Sur 324 simulations hydrodynamiques détaillées d'amas (projet The Three Hundred), ils ont entraîné un classificateur de type « forêt aléatoire ». Chaque galaxie virtuelle était décrite par 14 paramètres observables : distance au centre, vitesse radiale (issue de la spectroscopie), différence d'éclat des membres les plus brillants, direction du mouvement sur le ciel, distance au quatrième voisin. Le modèle n'exige pas un jeu de données complet : ayant appris les régularités, il construit une forêt de décisions à partir des caractéristiques fournies par l'utilisateur. Le seuil de probabilité peut être ajusté, au prix de la pureté ou de l'exhaustivité.

Entraînée sur l'ensemble complet des caractéristiques, la forêt atteint une précision globale de 84 %. Elle identifie les revenantes avec une pureté et une exhaustivité d'environ 75 %, et les nouvelles venues à 88 %. À titre de comparaison, les méthodes traditionnelles avec des seuils stricts dans l'espace des phases, avec une pureté de 61 %, ne trouvaient que 40 % des revenantes. Même avec seulement trois grandeurs de base – distance, vitesse radiale et différence d'éclat – le modèle atteint 74 % de précision. L'ajout de la direction de la vitesse sur le ciel porte ce chiffre à 81 %.

La méthode s'est illustrée de manière particulièrement frappante dans l'amas de la Vierge. Dix galaxies avec des queues d'hydrogène déchirées dans la couronne externe, pour lesquelles on a pu mesurer la direction du mouvement, ont été classées comme nouvelles venues. Cela signifie que le gaz chaud de l'amas arrache le gaz froid presque immédiatement à l'entrée, et qu'après un seul passage dans le creuset, il n'en reste presque rien.

Cet outil change la façon d'étudier l'évolution des galaxies. Plus besoin de deviner ce qui a éteint la formation d'étoiles en périphérie – un traitement préalable dans le groupe ou une brûlure au cœur. Des échantillons propres permettront de reconstituer la séquence de transformation des spirales en lenticulaires. Et donc, NGC 4254 et ses voisines ne sont pas des vagabondes échaudées, mais des débutantes dont la première rencontre avec le creuset ne fait que commencer.