Un'eventualità senza dubbio realistica, viste le dimensioni dell'universo, ma che comunque deve rispettare una serie di condizioni di non facile realizzazioni. Un'ipotetica lunaluna infatti è obbligata a muoversi in una traiettoria molto circoscritta: non può trovarsi troppo vicina alla sua luna di appartenenza, perché altrimenti verrebbe attratta dalla sua forza di gravità; ma non può neanche trovarsi collocarsi troppo lontano, perché in questo caso verrebbe attratta dalla gravità del pianeta a cui la luna è agganciata; infine deve avere la dimensione giusta e deve muoversi nello spazio a una certa velocità. È raro che un corpo nello spazio rientri in tutti questi requisiti, e infatti né la Luna che gravita intorno alla Terra né le altre lune del Sistema solare possono vantarsi di avere un satellite.
Gli astronomi Kollmeier e Raymond però hanno calcolato che, nel rispetto di tutti i parametri indicati, la possibilità che in qualche altro sistema planetario si sia formata una lunaluna c'è. Ora si tratta solo di costruire un telescopio capace di vederla.
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