Companions of Hot Jupiters: two decades of radial velocity monitoring with CORALIE

Léna Parc; João P. Faria; François Bouchy; Jana Baron; Siddharth Bhatnagar; Nicolas Billot; Yann Carteret; Guillaume Chaverot; Adrien Deline; Jean-Baptiste Delisle; Pedro Figueira; Emile Fontanet; Nathan C. Hara; Mathilde Houelle; Maxime Marmier; Marion Neveu-VanMalle; Louise D. Nielsen; Javiera Rey; Damien Ségransan; Manu Stalport; Stéphane Udry

Résumé IA · arXiv: 2610.25152v1 · astro-ph.EP

Companions of Hot Jupiters: two decades of radial velocity monitoring with CORALIE

Léna Parc, João P. Faria, François Bouchy, Jana Baron, Siddharth Bhatnagar, Nicolas Billot, Yann Carteret, Guillaume Chaverot,

et 13 autres auteurs

Adrien Deline, Jean-Baptiste Delisle, Pedro Figueira, Emile Fontanet, Nathan C. Hara, Mathilde Houelle, Maxime Marmier, Marion Neveu-VanMalle, Louise D. Nielsen, Javiera Rey, Damien Ségransan, Manu Stalport, Stéphane Udry

Article original Soumis à arXiv le 18 Oct. 2026 17 pages, 10 figures. Accepted for publication in A&A Licence : CC BY 4.0

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L’essentiel

Objectif : mesurer la fréquence des compagnons géants extérieurs des Jupiters chauds et déterminer ce que leur architecture révèle de leur formation.
Méthode : analyse homogène des vitesses radiales de 147 systèmes WASP observés avec CORALIE entre 2007 et 2025, avec modélisation bayésienne et contrôle des signaux liés à l’activité stellaire.
Détections : 13 compagnons géants extérieurs, dont plusieurs naines brunes, sont détectés ou mieux caractérisés.
Résultats remarquables : découverte d’un compagnon de WASP-67 de masse minimale de 2,88 masses de Jupiter et caractérisation d’une naine brune autour de WASP-68, très excentrique et de masse minimale de 15,35 masses de Jupiter.
WASP-185 : la prise en compte d’un compagnon probable réduit l’excentricité estimée du Jupiter chaud de 0,19 à 0,06, compatible avec zéro, et diminue sa masse estimée.
Fréquence selon la période : pour les compagnons de 0,3 à 13 masses de Jupiter dans l’échantillon restreint, l’occurrence passe de moins de 1 % entre 10 et 50 jours à 17 ± 6 % entre 1 250 et 6 250 jours.
Occurrence globale : 10 ± 3 % pour l’échantillon restreint et 14 ± 3 % pour l’échantillon complet ; celle des naines brunes atteint environ 3 %. Ces fréquences sont comparables à celles observées autour des étoiles F, G et K en général.
Architectures : parmi 30 systèmes avec compagnon extérieur, les Jupiters chauds ont une période médiane plus longue que ceux sans compagnon identifié, soit 5,3 contre 3,4 jours, et une excentricité médiane plus élevée.
Formation : les corrélations entre périodes, masses et excentricités soutiennent la migration à haute excentricité, sans établir qu’elle explique tous les systèmes.
Limites et perspectives : l’activité stellaire, les orbites incomplètement couvertes et les biais de suivi limitent les conclusions ; sept compagnons devraient être détectables dans les publications DR4 et DR5 de Gaia, permettant de préciser leurs masses réelles et leurs inclinaisons.

Points clés rédigés par une IA : ils peuvent contenir des erreurs, vérifiez-les dans l’article.

Mots clés générés par l'IA : Jupiters chauds compagnons géants vitesses radiales migration à haute excentricité occurrence planétaire

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Abstract original

Cette étude vise à déterminer la fréquence des compagnons géants extérieurs dans les systèmes abritant un Jupiter chaud et à évaluer ce que leur architecture révèle de leur formation. Trois scénarios principaux sont envisagés : la formation sur place, la migration dans le disque protoplanétaire et la migration à haute excentricité. Dans ce dernier scénario, des interactions gravitationnelles augmentent l’excentricité du futur Jupiter chaud, puis les forces de marée resserrent et circularisent son orbite. La présence et les caractéristiques des compagnons extérieurs constituent ainsi des indices de cette histoire dynamique. Les auteurs analysent de manière homogène les vitesses radiales de 147 systèmes WASP observés avec le spectrographe CORALIE entre juin 2007 et novembre 2025. Ils utilisent le logiciel kima pour modéliser le signal du Jupiter chaud et rechercher jusqu’à quatre planètes supplémentaires, en comparant les modèles selon leur évidence bayésienne. Les ajustements intègrent les décalages entre les trois configurations instrumentales ainsi qu’un terme de bruit supplémentaire. Pour distinguer les signaux des compagnons de ceux liés aux cycles magnétiques stellaires, les auteurs examinent plusieurs indicateurs spectroscopiques d’activité et, si nécessaire, la photométrie à long terme d’ASAS-SN. Les taux d’occurrence sont ensuite estimés par une méthode bayésienne combinant les distributions a posteriori individuelles. Cette approche tient compte des différences de sensibilité des observations sans recourir à des tests distincts d’injection-récupération. L’analyse permet de détecter ou de préciser les caractéristiques de 13 compagnons géants extérieurs, dont plusieurs naines brunes. Parmi les résultats marquants figurent un nouveau compagnon de WASP-67, dont la période avoisine 2 244 jours et la masse minimale atteint 2,88 masses de Jupiter, ainsi qu’une naine brune autour de WASP-68, caractérisée par une période d’environ 6 211 jours, une masse minimale de 15,35 masses de Jupiter et une excentricité de 0,80. La prise en compte d’un compagnon probable autour de WASP-185 modifie sensiblement les paramètres du Jupiter chaud : son excentricité passe d’environ 0,19 à 0,06 et devient compatible avec zéro, tandis que sa masse estimée diminue. Pour les compagnons de 0,3 à 13 masses de Jupiter, l’échantillon restreint, qui exclut les signaux ambigus, fournit des taux d’occurrence inférieurs à 1 % entre 10 et 50 jours, de 2 ± 1 % entre 50 et 250 jours, de 5 ± 3 % entre 250 et 1 250 jours et de 17 ± 6 % entre 1 250 et 6 250 jours. Les compagnons proches sont donc rares, tandis que ceux dont la période s’étend sur plusieurs années sont plus fréquents. Sur l’ensemble de la plage étudiée, les auteurs rapportent une occurrence cumulée de 10 ± 3 % pour l’échantillon restreint et de 14 ± 3 % pour l’échantillon complet. L’occurrence des naines brunes atteint environ 3 %. Ces estimations globales sont comparables à celles obtenues pour les planètes géantes autour des étoiles de types F, G et K en général. En combinant leurs résultats avec les données de la littérature, les auteurs étudient 30 Jupiters chauds accompagnés d’un compagnon extérieur. Ces Jupiters chauds présentent une période médiane plus longue que ceux sans compagnon identifié, soit 5,3 contre 3,4 jours, ainsi qu’une excentricité médiane plus élevée, de 0,025 contre zéro. L’excentricité du compagnon extérieur décroît lorsque la période du Jupiter chaud augmente, avec un coefficient de corrélation de Spearman de −0,51. Par ailleurs, le rapport des masses augmente avec celui des périodes. Ces tendances étayent le scénario de migration à haute excentricité, sans démontrer qu’il s’applique à tous les systèmes. Les principales limites de l’étude tiennent à l’activité stellaire, à la couverture incomplète de certaines orbites, à l’incertitude sur les masses réelles, aux biais de détection et au suivi préférentiel, après 2014, des systèmes déjà soupçonnés d’abriter un compagnon. Sept des 13 compagnons devraient être détectables dans les publications DR4 et DR5 de Gaia, ce qui permettrait de mieux contraindre leurs masses réelles et leurs inclinaisons orbitales.

Jupiters chauds : ce que leurs compagnons lointains révèlent de leur passé

Les Jupiters chauds comptent parmi les planètes les plus surprenantes de notre galaxie. Ces géantes gazeuses gravitent tout près de leur étoile, souvent en quelques jours seulement. Comment se sont-elles retrouvées dans un environnement aussi brûlant ? Une étude consacrée à 147 systèmes planétaires du programme WASP apporte de nouveaux indices en recherchant leurs compagnons extérieurs. Ces objets, parfois situés sur des orbites de plusieurs années, pourraient conserver la trace des interactions qui ont façonné ces systèmes.

Trois chemins possibles vers une orbite brûlante

Pour expliquer l’origine des Jupiters chauds, les astronomes envisagent trois grands scénarios. Le premier suppose une formation sur place, à proximité de l’étoile. Le deuxième fait intervenir une migration dans le disque protoplanétaire : la planète se forme plus loin, puis se rapproche sous l’effet de ses interactions avec le gaz.

Le troisième scénario, appelé migration à haute excentricité, implique une histoire plus mouvementée. Des interactions gravitationnelles rendent l’orbite du futur Jupiter chaud très allongée. Lors de ses passages rapprochés près de l’étoile, les forces de marée dissipent de l’énergie, resserrant progressivement son orbite et la rendant plus circulaire. Un compagnon extérieur peut participer à cette évolution : sa présence, sa masse et son orbite deviennent donc des indices précieux.

Un suivi homogène de 147 systèmes

Les chercheurs ont analysé les vitesses radiales de 147 systèmes WASP observés avec le spectrographe CORALIE entre juin 2007 et novembre 2025. Cette technique mesure les petits mouvements d’une étoile provoqués par l’attraction gravitationnelle de ses compagnons. Elle permet d’estimer leurs périodes orbitales, leurs excentricités et leurs masses minimales.

À l’aide du logiciel kima, l’équipe a modélisé le signal de chaque Jupiter chaud et recherché jusqu’à quatre planètes supplémentaires. Les modèles ont été comparés selon leur évidence bayésienne, qui permet de départager différentes descriptions des observations. Les ajustements tiennent également compte des trois configurations successives de l’instrument et d’un bruit supplémentaire.

Une difficulté majeure consiste à ne pas confondre une planète avec l’activité magnétique de son étoile. Les auteurs ont donc examiné plusieurs indicateurs spectroscopiques d’activité et, lorsque nécessaire, les variations de luminosité mesurées à long terme par ASAS-SN.

Treize compagnons géants sous la loupe

L’analyse détecte ou précise les caractéristiques de 13 compagnons géants extérieurs, dont plusieurs naines brunes, des objets plus massifs que les planètes géantes étudiées ici. Trois résultats illustrent particulièrement l’intérêt de ce suivi :

Autour de WASP-67, un nouveau compagnon présente une période d’environ 2 244 jours et une masse minimale de 2,88 masses de Jupiter.
Autour de WASP-68, une naine brune possède une période proche de 6 211 jours, une masse minimale de 15,35 masses de Jupiter et une orbite très allongée, d’excentricité 0,80.
Autour de WASP-185, l’ajout d’un compagnon probable modifie l’interprétation du Jupiter chaud : son excentricité estimée passe d’environ 0,19 à 0,06, devenant compatible avec une orbite circulaire, tandis que sa masse estimée diminue.

Ce dernier cas rappelle qu’un compagnon éloigné peut influencer notre lecture de la planète intérieure. Sans le prendre en compte, certains paramètres risquent d’être mal estimés.

Des compagnons proches rares, des géantes lointaines plus fréquentes

Pour calculer les fréquences, les auteurs combinent les distributions de probabilités obtenues pour chaque système. Cette méthode bayésienne tient compte des différences de sensibilité entre observations, sans tests distincts d’injection-récupération.

Dans l’échantillon restreint, qui écarte les signaux ambigus, les compagnons de 0,3 à 13 masses de Jupiter présentent les taux d’occurrence suivants :

Moins de 1 % pour des périodes de 10 à 50 jours.
2 ± 1 % entre 50 et 250 jours.
5 ± 3 % entre 250 et 1 250 jours.
17 ± 6 % entre 1 250 et 6 250 jours.

Les compagnons sur des orbites de plusieurs années sont donc plus fréquents que les compagnons proches. Sur l’ensemble du domaine étudié, l’occurrence cumulée rapportée atteint 10 ± 3 % pour l’échantillon restreint et 14 ± 3 % pour l’échantillon complet. Ces estimations globales sont comparables à celles des géantes autour des étoiles de types F, G et K en général. L’occurrence des naines brunes avoisine 3 %.

Des indices en faveur d’un passé mouvementé

En ajoutant les données de la littérature, l’équipe examine 30 Jupiters chauds accompagnés d’un objet extérieur. Leur période médiane est plus longue que celle des Jupiters chauds sans compagnon identifié : 5,3 contre 3,4 jours. Leur excentricité médiane est aussi légèrement supérieure, à 0,025 contre zéro.

L’excentricité du compagnon extérieur diminue lorsque la période du Jupiter chaud augmente, avec une corrélation de Spearman de −0,51. Le rapport des masses augmente également avec celui des périodes. Ces tendances soutiennent la migration à haute excentricité, sans prouver qu’elle explique tous les systèmes.

Gaia pourrait clarifier le tableau

Des incertitudes subsistent : activité stellaire, orbites incomplètement couvertes, masses réelles inconnues et biais de détection. Après 2014, le suivi a aussi privilégié les systèmes déjà suspects. Sept des 13 compagnons devraient toutefois être détectables dans les publications DR4 et DR5 de Gaia. Leurs masses et inclinaisons mieux contraintes aideraient à reconstituer plus précisément l’histoire de ces mondes extrêmes.

Créé le 20 Oct. 2026

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