La constellation d'Orion

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Orion est l’une des constellations les plus anciennes que l’on connaisse. Déjà mentionnée par Homère dans l’Iliade et l’Odyssée et présente dans Les travaux et les jours d’Hésiode au VIIIe siècle avant notre ère, elle est répertoriée parmi les quarante-huit constellations de l’Almageste de Ptolémée au IIe siècle de notre ère. Elle représente le guerrier légendaire Orion qui se vantait de pouvoir tuer n’importe quel animal.

La constellation d'Orion est entourée dans le sens des aiguilles d'une montre par les constellations des Gémaux, le Taureau, Éridan, du Lièvre, du Grand chien, de la Licorne et du Petit chien.

Diagram credit: Adapté par le Bureau de l'astronomie pour l'éducation de l'AIU à partir de l'original de l'AIU/Sky & Telescope.
Diagram license: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

Forme

Orion fait partie des rares constellations immédiatement reconnaissables par leur forme. Ses sept étoiles les plus brillantes forment un nœud papillon (ou un sablier) facilement identifiable : quatre étoiles très brillantes forment un rectangle caractéristique au milieu duquel se trouve un alignement de trois autres étoiles, la ceinture ou le baudrier d'Orion, qui constituent une signature remarquable.

Le corps d'Orion est facilement visible, marqué par quatre étoiles brillantes qui sont (dans le sens des aiguilles d'une montre) Rigel (β Ori), Saïph (κ Ori), Bételgeuse (α Ori) et Bellatrix (γ Ori). Les deux plus brillantes, Rigel et Bételgeuse, occupent respectivement les coins sud-sud-est et nord-nord-ouest. Ces deux étoiles sont nettement colorées, Bételgeuse est rouge et Rigel est bleue.

Au centre du corps, trois étoiles (δ à l'ouest, ε au centre et ζ à l'est) forment un astérisme immédiatement reconnaissable puisque triplement remarquable : les étoiles sont quasi parfaitement alignées et équidistantes avec une erreur de 3 % par rapport aux dimensions de l'astérisme (ε se trouve à seulement 5' du milieu du segment δ-ζ, distantes de 2,73°) ; en outre, leurs magnitudes sont assez voisines (respectivement 2,2, 1,7 et 1,8).

Alnitak (ζ Ori), Mintaka (δ Ori) et Alnilam (ε Ori) (appelées également « les trois rois » ou « les trois mages ») constituent à elles trois la ceinture ou le baudrier d'Orion. Sous cet alignement, un autre alignement nord-sud, plus faible, marque l'épée d'Orion, qui se termine sur ι Ori. Un demi degré au nord de ι Ori, on trouve θ Ori, autour de laquelle est centrée la fameuse nébuleuse d'Orion, visible (faiblement, et par de bonnes conditions) à l'œil nu.

Rattaché au « corps », la « tête » d'Orion est formée par un faible triangle d'étoiles en formation serrée, λ (au nord), φ1 (à l'ouest) et φ2 (à l'est).

L'arc d'Orion est assez facile à tracer, si les conditions sont satisfaisantes (mag 4). C'est un chapelet d'étoiles dont la plus visible (π3 Ori) est sensiblement dans l'axe Bételgeuse - Bellatrix, à une dizaine de degrés plus à l'ouest. π1, π2, π3, π4, π5 et π6 Orionis ne forment pas un système multiple mais sont disposées plus ou moins selon une ligne nord-sud, à l'ouest d'Orion. Partant de cette étoile π3 Ori, qui marque la main tenant l'arc, on repère un petit alignement vers le sud, entre π4 et π5, 5° plus au sud. π6 est située deux degrés plus au SE, et marque la fin de la courbure sud de l'arc. Côté nord, l'alignement est moins évident. On rencontre successivement π2 et π1, en arc de cercle à intervalle de 2° ; et 3° plus au nord, ο2 Ori, à 5° au sud-est d'Aldébaran du Taureau.

La massue d'Orion est beaucoup plus faible et plus difficile à tracer (et sans grand intérêt). Elle se situe au pied des Gémeaux, et l'extrémité de la massue forme un petit alignement vers ζ Tau, le nez du Taureau.

Alignements d'étoiles à partir d'Orion

Vers Aldébaran

Le corps d'Orion est facilement visible, marqué par quatre étoiles brillantes qui sont (dans le sens des aiguilles d'une montre) Rigel (β Ori), Saïph (κ Ori), Bételgeuse (α Ori) et Bellatrix (γ Ori). Les deux plus brillantes, Rigel et Bételgeuse, occupent respectivement les coins sud-sud-est et nord-

Si on prolonge la ceinture d’Orion vers la droite (vers l’ouest), on arrive à une étoile orangée, Aldébaran. Il s’agit d’une géante située à 65 années-lumière, dont la température de surface est d’environ 3900 K. 14e étoile la plus brillante du ciel nocturne, elle marque l’extrémité d’un amas en forme de « V », l’amas des Hyades.

Au nord-ouest d’Aldébaran, on trouve un splendide amas d’étoiles, les Pléiades. Aldébaran et les Pléiades font partie de la constellation du Taureau.

Vers Sirius

Si, maintenant, on prolonge la ceinture d’Orion vers la gauche (vers l’est), on arrive à l’étoile la plus brillante du ciel nocturne, Sirius. 25 fois plus lumineuse que le Soleil, elle doit son grand éclat (magnitude de -1,4) à sa relative proximité puisqu’elle ne se trouve qu’à 8,6 annéeslumière. Sirius fait partie de la constellation du Grand Chien.

Vers Procyon

Si l’on prolonge la ligne passant par les épaules d’Orion vers la gauche (vers l’est), on atteint Procyon, la 8e étoile la plus lumineuse du ciel nocturne. Deux fois plus large que le Soleil, elle doit, elle aussi, son éclat à sa proximité (11,5 années-lumière). Procyon est l’étoile principale du Petit Chien, une constellation qui ne présenterait aucun sans intérêt sans sa présence remarquable.

Vers castor et Pollux

si l’on prolonge la ligne passant par Rigel et Bételgeuse, on tombe sur deux étoiles dont le contraste en couleur est assez évident. Castor, la moins brillante, est blanche (il s’agit en réalité d’un système sextuple organisé en trois paires d’étoiles binaires) tandis que Pollux est orangée. Castor et Pollux appartiennent à la constellation des Gémeaux.

Vers Capella

Au-dessus d’Orion, presque au zénith en soirée, la constellation du Cocher domine le ciel d’hiver. Son étoile la plus remarquable est Capella, 6e étoile la plus brillante du ciel nocturne. Elle se situe à 43 années-lumière de nous et, audessus du 44e parallèle nord, ne se couche jamais, se contentant de raser l’horizon nord au plus bas de sa course. Capella est un système multiple, dont les deux principales composantes, plus massives et plus grandes que le Soleil, tournent l’une autour de l’autre en une centaine de jours. Elle fait partie de la constellation du Cocher.

Les étoiles de la constellation d'Orion

Rigel

Caractéristiques générales

Rigel , Beta Orionis (β Ori) est un système stellaire au minimum triple. Le système est couramment nommé Rigel, bien que le nom ne s'applique officiellement qu'à l'étoile principale du système, β Ori A. L'étoile la plus brillante du système, β Ori A ou Rigel, est une étoile supergéante bleue environ 40 000 fois plus lumineuse et à peu près 78,9 fois plus grande que le Soleil. Elle est la sixième étoile la plus brillante du ciel et, en particulier, la plus brillante de la constellation d'Orion.

De magnitude apparente 0,12, c'est la sixième étoile la plus brillante du ciel. Elle est même légèrement plus brillante que l'étoile α, Bételgeuse (les magnitudes sont très proches, d'où la confusion lors du classement par Johann Bayer).

Rigel se situe à une distance de 790 à 950 années-lumière de la Terre, trop loin pour être connue avec précision par la mesure de sa parallaxe, même si la meilleure estimation du satellite Hipparcos donne 863 années-lumière. Il est possible d'en déduire que la magnitude absolue de Rigel est de l'ordre de -6,7, ce qui en fait une étoile extrêmement lumineuse.

Elle est de type spectral B8Ia, une supergéante bleue, 40 000 fois plus lumineuse que le Soleil dans la lumière visible. Si on ajoute la puissance rayonnée dans l'ultraviolet, la puissance émise est 66 000 fois celle du SoleilTBS 2. Avec un diamètre de 58 à 74 fois celui du Soleil, Rigel s'étendrait jusqu'à l'orbite de Mercure dans le système solaire. Elle est un peu plus grande que Canopus et n'est dépassée en taille que par Antarès et Bételgeuse parmi les étoiles de première magnitude.

Comme beaucoup de supergéantes, Rigel est légèrement variable, de façon irrégulière, de 3 à 30 % sur une période de 25 jours en moyenne. Cette variabilité proviendrait de pulsations de la surface de l'étoile.

Rigel a une masse qui est de l'ordre de 17 fois celle du Soleil, et elle est vouée à produire une supernova et terminera probablement sa vie sous la forme d'un trou noir.

Environnement stellaire

Rigel est l'étoile principale d'un système ternaire, ternaire signifiant que l'étoile, apparente depuis la Terre, est en réalité un système composé, comme la plupart des étoiles visibles depuis la Terre, de plusieurs étoiles (même si ternaire signifie explicitement 3 étoiles) liées par la gravité dont lesquelles orbitent ces deux compagnons, Rigel B et Rigel C, tous deux de classe spectrale B9 et de magnitude (apparente) 10,4. Rigel B et Rigel C sont distant l'un l'autre de 28 UA, soit près de la distance Soleil à Pluton et orbitent autour de Rigel à environ 2 000 UA, soit 300 milliards de kilomètres, environ 70 fois la distance Soleil à Neptune. La variabilité de Rigel a parfois été expliquée par la présence d'une quatrième étoile dans le système, mais cette explication ne fait pas l'unanimité.


Rigel évolue dans une région riche en nébuleuses et éclaire plusieurs nuages de poussière, comme la Nébuleuse de la Tête de Sorcière (IC 2118).

Rigel est vraisemblablement un membre lointain d'une vaste association d'étoiles liées par l'âge, l'association OB1 d'Orion, incluant la ceinture d'Orion, les étoiles illuminant la nébuleuse d'Orion et les autres étoiles bleues-blanches de la constellation. On la classe cependant plus souvent dans l'association R1 de Taureau/Orion, réservant l'association OB1 d'Orion à des étoiles plus jeunes et plus proches de la nébuleuse d'Orion.

Bételgeuse

Caractéristiques générales

Bételgeuse ou Alpha Orionis (α Orionis) est une étoile variable semi-régulière de type supergéante rouge, dans la constellation d’Orion, située à une distance très difficile à établir. En 2008, un article propose la distance d'environ 643 al, mais elle fut définie à 427 années-lumière pendant les décennies précédentes. En 2013, le télescope spatial Herschel estime que Bételgeuse pourrait approcher la distance de 500 années-lumière.

Bien qu'étant désignée par la lettre « alpha » dans la désignation de Bayer, elle n'est que la deuxième étoile la plus brillante de la constellation d'Orion, derrière Rigel. Elle forme l'un des sommets du triangle d'hiver avec Sirius et Procyon.

Avec un rayon d'environ un millier de rayons solaires, Bételgeuse est une supergéante rouge, l'une des plus grandes étoiles connues. Si elle était au centre du système solaire, son rayon s'étendrait entre l'orbite de Mars et celle de Jupiter voire au-delà. Lorsqu'elle explosera en supernova , elle sera visible de la Terre en plein jour, pendant plusieurs jours, avec une brillance comparable à celle de la Lune. Après cette période, elle se transformera progressivement en nébuleuse, qui restera visible pendant plusieurs milliers d'années.

Le diamètre angulaire de Bételgeuse est le fruit de la première mesure d'un diamètre d'étoile, réalisée en 1920-1921 par les astronomes Michelson et Pease avec le télescope Hooker de l'observatoire du Mont Wilson et par interférométrie.

Étoile variable habituellement considérée comme la huitième étoile la plus brillante du ciel, sa luminosité a baissé soudainement en novembre 2019, au point de la faire descendre en 2020 à la 21e place. La cause de ce phénomène fut identifiée comme la formation de poussière devant l'étoile à la suite de l'éjection d'une grande quantité de gaz. Sa luminosité a par la suite progressivement remonté, pour revenir à environ 87 % de sa luminosité nominale en mars 2021.

L'étoile se situe sur l’épaule gauche d’Orion. C’est une supergéante de couleur rouge orangé, froide et bien apparente à l’œil nu. Il s’agit d'une des plus brillantes étoiles de notre galaxie, et fort probablement de la plus grande étoile de cette région de la Voie lactée. Elle est en outre le seul astre connu de magnitude 1 dont l’éclat varie d’environ 1 magnitude sur une période de 5,7 années. Selon certains calculs, elle pourrait remplir, lorsqu’elle présente sa taille normale, la zone orbitale de Mars et, lorsqu’elle croît, celle de Jupiter. Entre 1993 et 2009, son diamètre a diminué de 15 %11, sans qu'on en connaisse encore les raisons.

Cycle de vie

Cette supergéante rouge rayonne plus que 100 000 Soleils réunis. Son rayon est environ 1 000 fois plus grand que celui du Soleil (et donc son volume environ un milliard de fois plus grand), mais sa masse n'est que dix à quinze fois celle du Soleil et, selon des observations publiées en 2009, elle aurait arrêté de grandir. Ces caractéristiques montrent que l'on assiste à la fin de vie d'une étoile. Avec un âge de seulement quelques millions d'années, Bételgeuse est vouée à exploser en une supernova qui sera facilement visible depuis la Terre même en plein jour, d'ici à quelques milliers d'années. À la suite de son explosion, son cœur se réduirait à un diamètre d'une vingtaine de kilomètres et pourrait devenir une étoile à neutrons.

Bellatrix

Cette étoile bleue qui fait plus de six fois le diamètre du Soleil n'a que 25 millions d'années. Avec une magnitude apparente de 1,6 c'est la 26e étoile la plus brillante dans le ciel nocturne.

Il lui reste environ 7 millions d’années à vivre dans la séquence principale (transformation de l’hydrogène en hélium) avant de connaître une accélération dramatique de son évolution, soit en supernova (sa masse actuelle de 9 masses solaires est la masse critique limite pour une telle évolution), soit en naine blanche massive. Bellatrix dispose d’un lointain compagnon, Gamma Ori B, une naine rouge avec une masse moitié moindre que celle du Soleil, et se trouvant au minimum à 13800 unités astronomiques de Bellatrix.

Saiph

Alnitak

Alnilam

Mintaka

Les objets de Messier

La nébuleuse d'Orion - M 42

La constellation d'Orion renferme un grand nombre d'objets célestes notables, dont certains sont visibles à l'œil nu ou au moyen de petits instruments amateurs. Elle abrite notamment trois objets du catalogue Messier.

Facilement repérable aux jumelles, M 42 fut découverte par le français Nicolas Claude Fabri de Peyresc en 1611. Charles Messier en fera le premier portrait détaillé, publié en 1771, qui sera malheureusement bien mal rendu par une technique d’imprimerie encore balbutiante.

La première photographie de celle qui allait très vite devenir une véritable icône de l’astronomie est faite par Henry Draper le 30 septembre 1880. Un exploit technique pour l’époque, réalisé avec une lunette de 280 mm et un temps de pose de 51 minutes.

Il s’agit d’une immense pouponnière d’étoiles qui contient suffisamment de matière pour fabriquer 10 000 soleils. Des photographies prisent à quelques années d’intervalle ont permis de mettre en évidence d’infimes changements dans quelques concentrations gazeuses en effondrement gravitationnel (proplyds).

Il faut repérer les trois brillantes étoiles alignées à mi-chemin entre Bételgeuse et Rigel. Au sud de cette ligne, trouver ensuite l’alignement vertical de trois étoiles plus faibles. En ciblant celle du milieu on a trouvé la Nébuleuse d'Orion. Sa magnitude apparente égale à 3,7 la rend aisément distinguable à l'œil nu, sous la forme d'une faible tâche laiteuse, sous un ciel sombre à l'écart de la pollution lumineuse des villes. Aux jumelles, la nébuleuse révèle un système gazeux et de jeunes étoiles, système dominé par un groupe de quatre étoiles géantes connu sous le nom de trapèze d'Orion.

La nébuleuse M 78

Cette nouvelle découverte de Pierre Méchain, au début de l’année 1780, est une petite nébuleuse à émission qui ne sera observée par Charles Messier que le 17 décembre de la même année. M78 est un nuage de poussière interstellaire qui brille par réflexion de la lumière des brillantes étoiles bleues (de type spectral B récent).

Le rayonnement à l’origine de cette excitation provient essentiellement de deux étoiles. La plus brillante, HD 38563A, suivie de peu par HD 38563B, toutes les deux de magnitude visuelle apparente +10 et séparées de 50". La nature de M78 en tant que nébuleuse par réflexion a été découverte par Vesto Slipher de l'observatoire Lowell en 1919 (Slipher 1919).

Cet objet n'est pas difficile à localiser. A partir de Zeta Orionis, également appelée Alnitak, l'étoile la plus à l'est du Baudrier d'Orion ; elle est située à environ 2 degrés au nord et 1,5 degré à l'est de cette étoile ; une chaîne de 3 étoiles de magnitude entre 5 et 6, orientée au nord depuis Zeta, peut aider à la recherche. Visuellement, M78 ressemble à une faible comète. Avec des jumelles, et dans de bonnes conditions, elle est juste visible comme une très petite tache. De petits instruments permettent déjà de la voir bien brillante, et révèlent les deux étoiles qui la mettent en valeur.

La nébuleuse de la Tête de cheval

La nébuleuse de la Tête de Cheval, officiellement connue sous le nom de Barnard 33 est une nébuleuse obscure dans la constellation d'Orion. La nébuleuse est située juste en dessous d'Alnitak (ζ Ori), l'étoile la plus à l'est de la ceinture d'Orion.

Cette nébuleuse, située à 1600 années-lumière, invisible au télescope a été découverte pour la première fois en 1888 par Williamina Fleming sur une plaque photographique prise à l'observatoire du Harvard College et observée depuis par les télescopes spatiaux Hubble et Hersche.

Elle est facilement reconnaissable par la forme en tête de cheval qui lui a donné son nom et qui se découpe dans la nébuleuse. En effet, derrière la nébuleuse se trouve de l'hydrogène qui, ionisé par l'étoile brillante proche Sigma Orionis, donne une couleur rouge. L'obscurité de la tête de cheval est causée par la présence d'un nuage dense de gaz et de poussière. Cette dernière absorbe fortement le rayonnement visible émis par le gaz ionisé d'arrière-plan. À la base de la tête, on trouve de jeunes étoiles en cours de formation. Elle fait partie d'un grand nuage moléculaire sombre qui est aussi connu sous le nom de Barnard 33. La luminosité rougeâtre qui l'environne provient de l'hydrogène ionisé par la proche étoile σ Orionis, qui est située à l'arrière de la Nébuleuse de la Tête de cheval.

La nébuleuse de la Flamme

La nébuleuse de la Tête de Cheval, officiellement connue sous le nom de Barnard 33 est une nébuleuse obscure dans la constellation d'Orion. La nébuleuse est située juste en dessous d'Alnitak (ζ Ori), l'étoile la plus à l'est de la ceinture d'Orion.

Cette nébuleuse, située à 1600 années-lumière, invisible au télescope a été découverte pour la première fois en 1888 par Williamina Fleming sur une plaque photographique prise à l'observatoire du Harvard College et observée depuis par les télescopes spatiaux Hubble et Hersche.

Quelque peu éclipsée par ses célèbres voisines les nébuleuses d’Orion et de la Tête de cheval, la Flamme est un nuage de gaz et de poussière rendu visible par l’étoile Alnitak. Dans un petit télescope, on la voit sous la forme d’une tache passablement conique. Un instrument plus grand vous la montrera coupée en deux par une bande de poussière sombre. La nébuleuse de la Flamme est une excellente cible photographique : de courtes expositions non guidées avec un appareil photo reflex numérique fixé sur un trépied vous permettront de l’immortaliser.

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