Des astronomes signalent une possible première exolune autour de la naine brune CD-35 2 722 000 000 000 B

Le système se trouve à environ 73 années-lumière de la Terre. Une étoile d'environ la moitié de la masse du Soleil occupe son centre. Autour d'elle tourne une naine brune cataloguée CD-35 2722 B, un objet trop massif pour être une planète et trop léger pour brûler de l'hydrogène comme une étoile. Le satellite candidat orbite autour de la naine brune, pas autour de l'étoile. L'ensemble forme donc une hiérarchie à trois niveaux, comme la chaîne Terre-Lune-Soleil. Le compagnon boucle une orbite en 170 jours environ. La naine brune elle-même est plus de 30 fois plus massive que Jupiter, si bien que le compagnon est bien plus léger que l'objet qu'il contourne. L'étude a été publiée dans Nature et l'ESO a annoncé le résultat en octobre.

Les naines brunes occupent une étroite bande de possibles. Au-dessus d'environ 80 masses de Jupiter, un objet peut entretenir la fusion de l'hydrogène et devient une étoile ; vers 13 masses de Jupiter, il peut brûler du deutérium. Tout ce qui se situe entre les deux n'est ni l'un ni l'autre. D'où la tension du vocabulaire, et d'où le choix de l'équipe pour le terme volontairement générique d'« exosatellite ». Ce terme dit seulement que quelque chose orbite autour de quelque chose de plus grand, sans trancher s'il s'agit d'une lune.

Les astronomes ont catalogué plus de 6 000 exoplanètes et n'ont confirmé aucune lune autour de l'une d'elles. La recherche souffre d'un handicap structurel. Les méthodes du transit et de la vitesse radiale fonctionnent toutes deux mieux sur des planètes proches de leur étoile, et les simulations suggèrent que ces planètes rapprochées perdent vite leurs lunes. Les planètes les plus faciles à trouver sont donc les moins susceptibles d'en avoir. Notre propre système solaire offre le contrepoint : six de ses huit planètes abritent des lunes connues. Des décennies de recherche ont produit des candidats, mais aucune confirmation.

Il n'existe pas non plus de définition universellement acceptée de l'exolune.

Ce vide définitionnel pèse sur la classification de l'objet. Le candidat de CD-35 2722 est assez massif pour compter comme une planète dans certains systèmes de classement, mais il n'orbite pas directement autour d'une étoile. Une détection confirmée obligerait les astronomes à tracer quelque part la frontière entre planète et lune. Reste ouvert : le signal correspond-il à un véritable satellite ou à une mauvaise lecture d'un système à trois corps complexe ?

Comment l'équipe l'a détecté

Personne n'a photographié le compagnon. Les preuves viennent de 23 observations exploitables en vitesse radiale, recueillies entre octobre 2 023 et février 2 026 avec CRIRES+, un spectrographe infrarouge à haute résolution installé sur le Very Large Telescope de l'ESO. Lorsque le compagnon tourne autour de la naine brune, il attire celle-ci vers la Terre puis l'en éloigne, décalant les raies de son spectre de quantités faibles mais mesurables.

La naine brune se trouve à environ deux secondes d'arc de son étoile hôte, assez loin pour que le télescope isole sa lumière.

La vitesse radiale fonctionne ici particulièrement bien. La naine brune est bien moins massive qu'une étoile normale, si bien qu'un compagnon de taille planétaire la déplace davantage. CD-35 2722 B orbite aussi à environ 60 fois la distance moyenne Terre-Soleil de son étoile, ce qui sépare les deux sources lumineuses. Les naines brunes sont assez froides pour émettre l'essentiel de leur lumière dans l'infrarouge, là où opère CRIRES+.

Un système qui résiste aux étiquettes

Un exosatellite est tout satellite naturel au-delà du système solaire. Exolune implique d'ordinaire un corps en orbite autour d'une planète. Comme ce compagnon tourne autour d'une naine brune, le second terme ne convient qu'imparfaitement, et les astronomes n'ont pas arrêté de règle qui le couvre.

Les masses constituent la première énigme. L'ESO décrit le compagnon comme au moins aussi massif que Jupiter, tandis que la naine brune est plus de 30 fois plus massive que Jupiter. La naine brune n'atteint qu'environ 10 pour cent de la masse de son étoile hôte.

Les deux orbites sont excentriques. L'excentricité de la naine brune est d'environ 0,8, contre une estimation antérieure proche de 0,9, et celle du candidat d'environ 0,4.

La formation d'un tel système reste floue. « Nous n'avons vraiment presque aucune idée de la façon dont ce système s'est formé », a déclaré Hoy. L'équipe a envisagé l'instabilité gravitationnelle, où un disque massif se fragmente sous son propre poids. Dans ce scénario, un gros fragment est devenu la naine brune et un plus petit le compagnon de la masse de Jupiter. Les orbites excentriques cadrent mal avec cette histoire, car la formation dans un disque produit généralement des trajectoires plus circulaires.

Le scepticisme et la question ouverte

Hoy s'est montré prudent sur la revendication principale. « Pour l'instant, nous ne sommes pas sûrs d'avoir trouvé une exolune », a-t-il dit lors d'une conversation SETI Live. « Je dirais que probablement non. » L'équipe est convaincue que l'objet est réel, mais ne sait pas comment le nommer.

Le langage de l'article suit cette prudence. Les chercheurs parlent d'une possible première exolune plutôt que d'une découverte prouvée et indiquent que la détection demande une validation supplémentaire.

Les astronomes disposent désormais d'une méthode démontrée pour chercher des satellites. Elle fonctionne autour d'objets jeunes et auto-lumineux, assez éloignés de leur étoile pour être étudiés seuls.