La lune d'une planète peut-elle avoir sa propre lune ?

Alors qu'une belle Lune s'offre à nos regards en cette nuit du 17 octobre, une petite interrogation toute simple fait surface dans une publication récente de deux chercheurs, Sean Raymond (Université de Bordeaux) et Juna Kollmeier (Carnegie Observatories de Pasadena, USA), publiée sur le site arXiv. 

En effet, vous n'êtes pas sans savoir que les planètes tournent autour des étoiles. Ces planètes sont parfois entourées de satellites (ou lunes). Mais une lune peut-elle être à son tour accompagnée par un astre plus petit qu'elle ? 

A l'heure où j'écris ces lignes, on connait environ 200 satellites naturels qui orbitent autour des planètes du Système solaire (on rappellera d'ailleurs que Mercure et Vénus n'en possèdent pas). Si l'on a jamais observé jusqu'à présent une lune orbitant autour d'une autre, ce phénomène est-il seulement possible ? 

Pour les deux chercheurs, la réponse est oui. Théoriquement, on peut imaginer qu'une lune puisse accompagner un objet plus gros qui est lui-même le satellite d'une planète. Mais cela requiert cependant des conditions car il faut compter sur un certain équilibre pour permettre un tel phénomène astronomique. En effet, si la "sous-lune" est trop éloignée de sa "lune-mère", elle risque de faire attraper peu à peu par l'attraction gravitationnelle de la planète. Au contraire, si elle est trop près de sa "lune-mère", les forces de marée exercées par celle-ci risquent de finir par détruire l'objet. Il faut aussi prendre en compte les processus de formation des satellites planétaires, qui offrent des possibilités mais sont aussi assez restrictives et les orbites des satellites peuvent changer au cours du temps. Enfin, les interactions gravitationnelles entre les astres qui peuvent perturber les petits objets. 

Pour toutes ces raisons qui rendent difficile la stabilité du couple, s'il est possible que de tels objets existent, il semble que ceux-ci doivent quand même être assez rares. Il n'y a ainsi rien d'étonnant à ce que jamais aucun objet de ce type n'ait été découvert par les astronomes. Toutefois, les deux auteurs de cette étude estiment que quelques objets du Système solaire ont pu être accompagnés de la sorte dans le passé. En premier lieu, ils pensent à notre propre Lune, ainsi qu'à Callisto, Titan et Japet. D'après leur recherche, les "sous-lunes" qui possèdent un diamètre d'une dizaine de kilomètres dans un couple suffisamment stable pourraient durer relativement longtemps. 

De plus, les deux astronomes prennent également pour exemple le potentiel satellite géant de l'exoplanète Kepler 1625 b (dont nous parlions il y a quelques jours) car son gabarit présumé devrait induire une force gravitationnelle importante favorisant la capture de petits objets en orbite autour d'elle.

Autour d'une étoile tournent des planètes. Autour des planètes tournent des satellites. Autour des satellites tournent-ils donc d'autres satellites ? Affaire à suivre. 

Sources : 

Franck Daninos, Des lunes de lunes pourraient exister dans le Système solaire, article publié le 15.10.2018 sur le site scienceetavenir.fr

Brice Louvet, Les lunes peuvent-elles avoir leur propre lune ?, article publié le 11.10.2018 sur le site sciencepost.fr