Les exolunes, lunes orbitant des planètes ou des compagnons substellaires en dehors du Système solaire, figurent parmi les objets les plus difficiles à détecter en astronomie. Dans une nouvelle étude dirigée par Quentin Kral, chercheur à l’Observatoire de Paris-PSL, un signal astrométrique particulièrement intrigant est mis en évidence autour de HD 206893 B, un compagnon massif d’environ 20 masses de Jupiter orbitant une étoile située à une quarantaine de parsecs de la Terre.
![<multi>[fr] Vue d'artiste du système HD 206893 : un compagnon substellaire orbite autour de l'étoile, et pourrait lui-même héberger une exolune massive. [en]Artist's impression of the HD 206893 system: a substellar companion orbits the star and could itself host a massive exomoon.</multi>](IMG/png/hd_206893.png)
L’étude repose sur des observations obtenues avec GRAVITY, un instrument interférométrique installé sur le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’ESO, au Chili, qui combine la lumière des quatre télescopes de 8 mètres du VLT. GRAVITY permet d’atteindre une précision astrométrique exceptionnelle, indispensable pour sonder les mouvements les plus subtils de systèmes extrasolaires.
Contrairement aux approches astrométriques classiques, généralement basées sur des observations espacées de plusieurs années, cette étude exploite un suivi intensif sur des échelles de temps courtes, allant de quelques jours à quelques mois. Cette stratégie permet de sonder des variations dynamiques rapides, jusqu’ici inexplorées.
Un mouvement périodique compatible avec une exolune
Les données montrent que HD 206893 B ne suit pas uniquement une orbite régulière autour de son étoile. Superposé à ce mouvement principal, un léger va-et-vient périodique est détecté, avec une période d’environ neuf mois et une amplitude comparable à la distance Terre–Lune.
« Ce type de signal correspond exactement à l’effet gravitationnel attendu si l’objet est perturbé par un compagnon en orbite, comme une exolune massive », explique Quentin Kral, PI de l’étude.
Différents scénarios alternatifs ont été explorés afin d’expliquer le signal observé, notamment des effets liés à l’orbite propre du compagnon ou aux incertitudes instrumentales. L’analyse montre que les modèles incluant une exolune fournissent un ajustement nettement supérieur aux données disponibles.
Une candidate aux propriétés extrême
Si l’interprétation en termes d’exolune est correcte, l’objet serait exceptionnellement massif, avec une masse estimée à environ la moitié de celle de Jupiter, soit près de neuf fois la masse de Neptune. Il orbiterait HD 206893 B à une distance d’environ 0,22 unité astronomique, sur une orbite fortement inclinée — d’environ 60 degrés — par rapport au plan orbital du compagnon autour de son étoile hôte.
De telles propriétés placeraient cet objet dans un régime encore inexploré, à la frontière entre exolune géante et compagnon de très faible masse, illustrant le flou actuel des définitions dans ce domaine.
Une détection prudente, mais prometteuse
Les auteurs soulignent toutefois qu’il est prématuré de parler de détection définitive.
« Pour des objets aussi difficiles à détecter que les exolunes, le niveau de confiance requis est extrêmement élevé », précise Sylvestre Lacour ayant participé à l’étude. « À ce stade, il s’agit d’un candidat particulièrement solide, mais une confirmation nécessitera des observations supplémentaires. », précise Mathias Nowak, un autre auteur.
Des demandes de temps d’observation complémentaires ont été soumises afin de vérifier si le signal se répète de manière cohérente, comme attendu pour un compagnon en orbite.
Une nouvelle voie pour la recherche d’exolunes
Jusqu’à présent, la majorité des recherches d’exolunes reposaient sur la méthode des transits, principalement sensible aux planètes très proches de leur étoile. L’approche développée ici, fondée sur l’astrométrie interférométrique de haute précision, cible au contraire des compagnons massifs sur des orbites larges, des environnements où les exolunes sont théoriquement plus stables.
Cette étude démontre ainsi que l’astrométrie de haute précision permet de détecter le signal dynamique induit par une exolune massive, et propose une stratégie observationnelle claire pour étendre cette recherche à d’autres systèmes prometteurs identifiés dans l’article.
Bibliographie
Kral et al.
Astronomy & Astrophysics, accepté pour publication
arXiv:2511.20091
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557127