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Les habitants de la Voie lactée ont eu de la chance cette semaine, car les astronomes ont revu à la baisse les risques de collision avec la galaxie voisine d’Andromède. Des études antérieures avaient conclu que la fusion de notre galaxie avec sa voisine était presque certaine.
La nouvelle projection est arrivée lundi par l’intermédiaire d’une équipe de scientifiques dirigée par des Finlandais. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Nature Astronomy, après quoi l’Associated Press a porté la bonne nouvelle à la connaissance d’un public extérieur à la communauté scientifique.
« En l’état actuel des choses, les proclamations sur la disparition imminente de notre galaxie semblent très exagérées.
Till Sawala et al, Nature Astronomy.
Un tirage à pile ou face pour le destin de notre galaxie peut encore sembler inquiétant pour certains lecteurs. Cependant, les nouvelles recherches suggèrent aussi que la collision aurait lieu bien plus tard qu’on ne le pensait auparavant — si elle se produit un jour. Cette chance de 50/50 se joue sur une échelle de temps de 10 milliards d’années, alors qu’on estimait jusqu’ici qu’elle surviendrait en deux fois moins de temps.
Dans tous les cas, ces délais dépassent largement la durée de vie de notre propre Soleil, donc inutile de se lancer tout de suite dans des préparatifs de survie.
Mais pourquoi est-il si difficile de prédire si deux objets de la taille d’une galaxie vont entrer en collision ou non ? Étonnamment, la réponse n’est pas si différente de la difficulté à deviner comment les dés vont tomber dans une partie de craps.
Des dés et des galaxies
Si vous êtes un dinosaure comme tout le monde, vous avez probablement grandi en regardant Jurassic Park. Et donc, vous vous souvenez peut-être de Jeff Goldblum expliquant la théorie du chaos dans le rôle du Dr Ian Malcolm.
Pour faire simple, un système chaotique est un système où un infime changement dans les conditions de départ peut entraîner une énorme différence dans le résultat final. C’est pareil pour les erreurs de mesure. Même si personne ne vient perturber la situation d’Andromède ou truquer les dés en plein lancer, il est impossible de mesurer leur vitesse, leur taille, etc., avec une précision infinie. Même avec une exactitude de 0,01 %, cette minuscule incertitude pourrait faire toute la différence — entre un lancer gagnant ou un double un au craps, ou entre une catastrophe galactique et une quasi-collision évitée de justesse.
Pour les dés, le chaos vient des rebonds sur leurs arêtes et coins pointus. Pour les systèmes gravitationnels comme les galaxies, tout système composé de trois corps ou plus devient chaotique. Il est donc totalement inutile d’être astronome pour savoir qu’il y a bien plus de trois étoiles dans la Voie lactée et dans Andromède. (Pour les non-dinosaures, Le Problème à trois corps sur Netflix sera peut-être une référence plus parlante que Jurassic Park.)
Il existe alors plusieurs manières d’essayer de dompter le chaos. On peut améliorer les mesures, mais cela a ses limites. On peut aussi réduire la portée des prévisions dans le temps, mais cela ne sert pas à grand-chose quand on parle d’une collision potentielle dans plusieurs milliards d’années. Autre option : accepter l’incertitude et faire des prédictions statistiques.
Simulations de Monte Carlo : quand la science joue au casino
Le lien entre tout cela et les jeux d’argent ne vient pas de nul part. La méthode standard pour mener ce type de recherche s’appelle la méthode de Monte Carlo, du nom du célèbre casino de Monte-Carlo, situé à Monaco.
Si vous soupçonnez qu’un dé est pipé, l’un des moyens les plus simples de le vérifier est de le lancer un très grand nombre de fois et de compter les résultats. De la même façon, on peut certes calculer les probabilités d’un jeu de manière mathématique, mais on peut aussi simplement y jouer encore et encore jusqu’à parvenir à déterminer les chances de gain par l’expérience.
Le même principe s’applique aux modèles physiques lorsqu’on doit composer avec des mesures imprécises et un système chaotique. Il suffit de relancer la simulation encore et encore, en modifiant aléatoirement les paramètres d’entrée à chaque fois, dans la plage de valeurs mesurées. À force, des probabilités finissent par se dessiner.
Astéroïdes : un problème plus immédiat
Si la Voie lactée finit par fusionner avec Andromède, les astronomes ont proposé de baptiser la galaxie issue de cette collision « Milkomeda ». Mais il est fort probable qu’il ne reste plus personne pour l’appeler ainsi.
À une telle échéance, l’idée d’une collision galactique reste très abstraite. En revanche, les astronomes utilisent aussi les méthodes de Monte Carlo pour un problème bien plus concret : évaluer la probabilité qu’un gros astéroïde frappe la Terre.
Ce genre de collisions se produit régulièrement, mais la plupart sont assez petites. Il existe une corrélation directe entre la taille de l’impact et sa fréquence. Les astéroïdes de type « extinction des dinosaures », heureusement, ne frappent qu’environ une fois tous les 100 millions d’années. En revanche, un astéroïde de la taille d’un terrain de football pourrait tomber tous les 1 000 ans — et même ça, ce serait déjà très problématique s’il atterrissait sur vous sans prévenir.
Peut-on prévoir et éviter les impacts d’astéroïdes ?
Les scientifiques peuvent modéliser les astéroïdes plus facilement que les galaxies, car ils ne regardent que quelques années en avant. Mais cela ne veut pas dire que le problème est simple : il y aurait environ un milliard d’astéroïdes, dont la majorité est difficile à repérer de loin, surtout dans l’obscurité de l’espace. On progresse dans leur détection, mais à ce jour, on n’en suit qu’environ 36 000. Et en date de septembre dernier, seuls neuf impacts ont été détectés à l’avance dans toute l’histoire de l’observation.
Même lorsque nos télescopes suivent un astéroïde, il y a encore beaucoup d’incertitude dans le calcul de sa trajectoire. Cela s’explique par leur faible masse comparée à celle des autres corps du Système solaire — comme les planètes, les lunes ou de plus gros astéroïdes. Une approche un peu trop proche de l’un d’eux peut suffire à dévier significativement sa trajectoire. Là encore, une infime variation dans la distance de passage peut complètement changer la suite de son parcours.
Les simulations de Monte Carlo continuent d’évoluer, avec l’espoir qu’un jour, on puisse prédire à temps un impact dangereux. En parallèle, des recherches sont également menées pour trouver comment dévier un astéroïde si on parvient à en repérer un à temps. En attendant, chaque jour est une partie de poker avec l’univers.
Alors, la prochaine fois que vous hésitez sur quel numéro jouer à la roulette, pensez à ceci : au moins, vous essayez seulement de prédire la trajectoire d’une petite bille argentée — pas celle d’un rocher de mille tonnes lancé dans l’espace. Et au pire, vous ne perdez qu’un peu d’argent.
