Comment peut-on savoir si une découverte est vraiment significative ?

C’est une question qui se pose avec chaque nouvelle découverte scientifique majeure : qu’est-ce qui rend un résultat suffisamment fiable pour qu’il soit pris au sérieux ? La réponse à cette question a un rapport avec sa signification statistique, mais pas seulement.

L’unité de mesure habituellement utilisée lorsque l’on parle de signification statistique est l’écart type (déviation standard), qui s’écrit avec la lettre grecque sigma en minuscule (σ). L’écart type mesure la dispersion d’une série de valeurs autour de leur moyenne.

Dans de nombreuses situations, les résultats d’une expérience suivent ce qu’on appelle une loi normale (distribution normale). Par exemple, si vous lancez une pièce 100 fois et que vous comptez combien de fois elle retombe sur Pile, le résultat moyen devrait être 50. Mais si vous faites ce test 100 fois, la plupart des résultats seront proches de 50, mais pas exactement. Vous obtiendrez presque autant de résultats avec 49 ou 51. Vous aurez quelques 45 ou 55 mais presque pas de 20 ou 80. Si vous reportez ces résultats sur un graphique, vous obtiendrez une forme bien connue appelée courbe de Gauss qui est en forme de cloche. C’est la distribution normale.

L’écart type permet de connaitre l’éloignement d’un point donné par rapport à la moyenne. Dans l’exemple du Pile ou Face, un résultat de 47 a une déviation de 3 par rapport à la moyenne de 50. L’écart type est la racine carrée de la moyenne des carrés des déviations par rapport à la moyenne. Une déviation standard, 1 sigma, tracé au-dessus ou en dessous de la valeur moyenne sur cette courbe de distribution normale, définirait une région qui inclurait 68% de tous les points de données. 2 sigmas au-dessus ou en dessous incluraient environ 95% des données, et 3 sigma en incluraient 99,7%.

Quand est-ce qu’un point de données particulier (ou un résultat de recherche) peut-il être considéré comme significatif ? La déviation standard peut nous fournir un critère : si un point de données se trouve à quelques déviations standard du modèle testé, c’est une preuve forte que le point de données n’est pas compatible avec ce modèle. Cependant, la manière d’utiliser ce critère dépend de la situation. John Tsitsiklis (professeur de génie électrique au MIT) qui donne un cours appelé « Fundamentals of Probability » explique « La statistique est un art, avec beaucoup de place pour la créativité et les erreurs ». Une partie de cet art se résume à décider quelles mesures ont du sens dans un cadre donné.

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Le VLT nous offre l’image infrarouge la plus détaillée de la Nébuleuse de la Carène

Le Very Large Telescope de l’ESO nous a livré l’image infrarouge la plus détaillée d’une nurserie stellaire appelée Nébuleuse de la Carène. Des caractéristiques qui n’étaient pas visibles jusqu’à maintenant ont émergé dans cette nouvelle image infrarouge, résultat de la combinaison de centaines d’images provenant de la caméra infrarouge HAWK-I.

Comparez avec une image de la nébuleuse en lumière visible

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Prendre les mesures de l’Univers

Depuis 2000, les 3 programmes de sondage du ciel appelés Sloan Digital Sky Surveys (SDSS I, II et III) ont observé plus d’un quart du ciel nocturne, produisant la plus grande carte 3D de l’Univers.

Les scientifiques utilisent maintenant cette information visuelle pour calculer exactement comment la matière s’est agglutinée en partant de l’époque où l’Univers avait seulement la moitié de son âge actuel jusqu’à maintenant

« La manière dont les amas de galaxies se sont regroupés sur les vastes étendues du ciel nous explique comment la matière visible ordinaire et la matière noire sont distribuées à travers l’Espace et dans le temps », explique Shirley Ho, astrophysicienne au Lawrence Berkeley National Laboratory et à l’Université de Carnegie Mellon qui a dirigé cette étude. « La distribution nous donne des règles cosmiques pour mesurer comment l’Univers s’est étendu, et une base pour calculer son contenu : combien de matière noire, combien d’énergie noire, et même la masse des neutrinos (pourtant difficiles à observer) qu’il contient. Ce qui reste est la matière ordinaire et l’énergie qui nous sont familières ».

Pour cette étude, Ho et ses collègues ont sélectionné 900 000 galaxies lumineuses parmi les plus de 1,5 millions de telles galaxies rassemblées par le Baryon Oscillation Spectrographic Survey (BOSS), la composante la plus importante du SDSS III en cours. La plupart d’entre elles sont d’anciennes galaxies rouges qui contiennent seulement des étoiles rouges, parce que leurs étoiles à combustion rapide ont disparu depuis longtemps, et qui sont exceptionnellement brillantes et visibles à de grande distances. Les galaxies choisies pour cette étude remplissent le plus grand volume d’espace jamais utilisé pour des mesures du regroupement galactique. Leur luminosité a été mesurée dans 5 couleurs différentes, permettant d’estimer le décalage vers le rouge de chacune d’entre elles.

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Premier vol de nuit pour le F-35

La première nuit de vol de l’histoire du programme Lockheed Martin F-35 s’est déroulée le 20 janvier dernier dans le ciel de l’Edwards Air Force Base.

Piloté par le pilote d’essai Mark Ward, le F-35A [une variante à décollage et atterrissage conventionnel] a décollé à 1h05 heure et a atterri à 2h22 (heure française).

Un OVNI dans le ciel du Texas

Des milliers de personnes à travers le Texas et l’Oklahoma ont rapporté avoir vu un flash de lumière traverser le ciel nocturne ce mercredi.

La FAA (Federal Aviation Administration) a déclaré que cette lumière qui a été vue à 8 pm CST (3h heure française) était en fait un météore.

Ce météore était inhabituellement gros et a causé un bang supersonique lors de son passage.

« Nous savons que ce n’était pas un avion, donc le candidat le plus probable est un météore » a déclaré Lynn Lunsford, porte-parole de la FAA.

Des pilotes et équipages au sol ont rapporté avoir vu une boule brillante qui a été repérée jusqu’à Oklahoma City au Nord et San antonio au Sud.

Ce météore était visible sur une trajectoire estimée à 805 km. « Pour être vu sur une zone aussi large, il devait être vraiment, vraiment haut » explique Lynn Lundsford.

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