En trente ans, les exoplanètes ont cessé d’être des curiosités pour devenir des objets d’étude détaillés. En février 2026, les astrophysiciens avaient confirmé l’existence de pas moins de 6 244 de ces objets dans 4 656 systèmes différents (voir le site exoplanet.eu pour les données les plus récentes). Le prochain défi est plus redoutable : détecter des exolunes. Ces corps, orbitant autour des exoplanètes, produisent des signatures extrêmement faibles. Les chercheurs ont quelques candidats dans leur besace, mais ceux-ci restent à valider. En utilisant une méthode très précise, Quentin Kral, de l’observatoire de Paris, et ses collègues ont mis en évidence un signal compatible avec une exolune particulièrement massive.
Pour traquer les exoplanètes, les astrophysiciens ont deux approches principales à leur disposition. La première est la technique du transit. Quand, de notre point de vue, la planète passe devant son étoile, elle en bloque une partie du rayonnement. Les chercheurs enregistrent cette baisse de quelques pourcents dans la luminosité de l’astre. La seconde technique repose sur la vitesse radiale. Comme l’attraction gravitationnelle de l’étoile et de l’exoplanète est réciproque, les deux corps évoluent en réalité autour du barycentre du système. Cela implique que l’étoile se déplace légèrement autour de ce point, un mouvement qu’il est possible de mesurer.
Jusqu’ici, les recherches d’exolunes s’appuyaient surtout sur les variations fines des transits planétaires. Quentin Kral et ses collègues ont exploré une autre voie : l’astrométrie à très haute précision, qui permet un relevé direct du mouvement de la planète. « L’astrométrie offre un potentiel exceptionnel pour détecter les premières exolunes, explique Quentin Kral. Contrairement à la méthode du transit, elle est particulièrement sensible aux exoplanètes situées loin de leur étoile – celles qui, comme dans notre propre Système solaire, ont le plus de chances de posséder des lunes. »
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Les chercheurs ont mis en œuvre cette technique en utilisant l’instrument interférométrique Gravity installé sur le VLTI (Very Large Telescope Interferometer), qui combine la lumière provenant des quatre télescopes de huit mètres du VLT, au Chili. Cette configuration atteint une résolution exceptionnelle, de l’ordre de quelques dizaines de microsecondes d’arc. Pour donner une idée, le VLTI peut détecter un déplacement angulaire si petit qu’il correspondrait au mouvement de quelques centimètres à la distance de la Lune.
L’équipe a porté son attention sur l’étoile HD 206893 et sa planète très massive HD 206893 B, situées à 133 années-lumière de la Terre. Ce choix n’est pas le fruit du hasard. À cette distance, les perturbations potentielles d’une exolune, qui se traduiraient par des oscillations périodiques dans la trajectoire de la planète, seraient compatibles avec la sensibilité de Gravity.
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En général, les relevés astrométriques sont espacés de plusieurs années. Mais pour traquer une exolune, il était nécessaire de changer de stratégie. Les chercheurs ont donc mené un programme de suivi intensif sur plusieurs mois.
Les astrophysiciens ont d’abord reprécisé les caractéristiques du système planétaire. L’exoplanète HD 206893 B est une géante gazeuse de 19,5 fois la masse de Jupiter, située à 10,75 unités astronomiques de son étoile (une unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit 150 millions de kilomètres). Le système contiendrait deux autres planètes : HD 206893 C, de 10 masses joviennes, à 3,6 unités astronomiques de l’étoile, et une autre (qui reste à confirmer) qui aurait une masse comparable à Jupiter et qui tracerait un vaste sillon dans un disque de débris à 75 unités astronomiques de son astre. Il était crucial de modéliser tout le système afin de soustraire les perturbations de ces planètes dans le mouvement HD 206893 B pour mettre en évidence le signal résiduel périodique dû à une exolune.
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Quentin Kral et ses collègues ont calculé que cette exolune aurait une masse de 0,4 fois celle de Jupiter. Cette masse est impressionnante. Parmi les autres exolunes candidates connues à ce jour, une des plus massives est comparable à Neptune, soit plus de neuf fois moins massive ! L’exolune évoluerait à 0,22 unité astronomique de HD 206893 B et aurait une période orbitale de neuf mois. Autre point remarquable, son orbite serait inclinée à 60 degrés par rapport au plan orbital de l’exoplanète autour de l’étoile.
L’équipe a écarté plusieurs hypothèses qui expliqueraient ces anomalies dans le mouvement et suggèrent que le scénario le plus probable est celui d’une exolune. Néanmoins, si l’ajout d’une lune améliore le modèle statistique, il n’atteint pas le seuil généralement admis pour parler d’une découverte.
Les chercheurs restent dès lors prudents. Leurs résultats comportent des incertitudes encore larges qui nécessiteront davantage de données pour s’assurer que leur modélisation du système planétaire est correcte. Mais ils soulignent que cette étude montre que la méthode par astrométrie interférométrique est un outil performant pour traquer les exolunes. Ils ont déjà identifié deux autres systèmes susceptibles d’être explorés de cette façon. Prochains rendez-vous avec AF Leporis et Beta Pictoris !
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