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En hommage à Orion

La constellation d'Orion (II)

Aux latitudes moyennes dans l'hémisphère Nord, il est pratiquement impossible d'ignorer la constellation d'Orion tant elle s'impose par son éclat et ses formes régulières parmi les constellations d'hiver.

Entre la mi-décembre vers 23h et la mi-janvier vers 22h Orion culmine au-dessus de l'horizon sud à mi-chemin entre le zénith et l'horizon, soulignant sa présence par une forme caractéristique : un grand rectangle d'environ 20° à cheval sur l'équateur céleste, encadré par l'étoile géante rouge Bételgeuse au NE et l'étoile géante bleue Rigel au SO, souligné en son milieu par les trois étoiles bleues de la Ceinture d'Orion d'où descend le Baudrier abritant la célèbre nébuleuse d'Orion, M42.

La carte d'Orion et deux aspects de la constellation : au centre, depuis l'hémisphère Nord et à droite, depuis l'hémisphère Sud, au Chili. Documents Matthew Spinelli et Yuri Beletsky Nightscapes.

La Voie Lactée n'est pas bien loin. Elle s'étend à l'Est de Sirius et d'Orion, remonte aux pieds des Gémeaux et poursuit son chemin constellé d'étoiles à travers les constellations du Cocher et de Cassiopée pour finalement bifurquer en deux grands bras à hauteur du Cygne.

Si la constellation d'Orion n'est pas la plus riche du ciel en raison de sa localisation quelque peu à l'écart de la Voie lactée, elle contient toutefois quelques unes parmi les plus belles étoiles du ciel : Bételgeuse, Rigel, Zeta et le Trapèze d'Orion. Les unes brillent par leurs dimensions hors du commun, les autres par la vigueur de leur éclat ou leur association en systèmes multiples.

Orion est également entourée de plusieurs étoiles brillantes situées à moins de 65 années-lumière du système solaire :

A lire : Stars within 50 light-years - Gliese Catalog of Nearby Stars (25 pc)

Etoile

Désignation

Magn. visuelle

Spectre

Distance (a.l.)

Sirius α CMa -1.46 A0 8.6
Capella α Aur 0.05 G0 46
Procyon α CMi 0.38 F5 11
Aldébaran α Tau 0.86 K5 64
Pollux β Gem 1.16 K0 33

Castor

α Gem

1.58

A0

47

Orion est également à l'origine de deux pluies d'étoiles filantes. L'essaim des Orionides culmine aux alentour du 22 octobre. Il est associé à la comète de Halley. Le radiant d'où semble surgir les météores est proche de la constellation des Gémeaux, par 6h24m d'A.D. et +15° de déclinaison. Le ZHR ou taux horaire au zénith est d'environ 25 météores par heure. Début décembre apparaît le nouvel essaim de Chi Orionides par 5h40 d'A.D. et -2° de déclinaison.

Avant de poursuivre rappelons brièvement quelques caractéristiques des étoiles qui nous seront utiles au cours de la lecture  :

Les classes de luminosité MK

(selon W.W.Morgan et P.C.Keenan)

Paramètres des étoiles doubles

IaO, Ia+ =

Ia =

Iab =

Ib =

II =

III =

IV =

V =

Hyper-supergéante

Supergéante lumineuse

Supergéante modérément lumineuse

Supergéante peu lumineuse

Géante brillante

Géante normale

Sous-géante

Séquence principale

Le Soleil est une étoile normale de type spectral G2 V, Bételgeuse une supergéante de type M2 Iab et Rigel une supergéante de classe B8 Ia.

Pour vous permettre de localiser facilement les objets de la constellation d'Orion, voici toutes les étoiles et tous les objets du ciel profond que nous allons découvrir dans les pages suivantes.

La liste est triée en allant du nord au sud de la constellation. Je vous propose de suivre le fil des pages pour les découvrir ou de cliquer sur les hyperliens pour accéder directement aux descriptions.

Les étoiles de première grandeur

Bételgeuse, α Orionis, 58 Orionis, 5h35m6s, +9°56'

Rigel, β Orionis, 19 Orionis, 5h14m30s, -8°12'

Bellatrix, γ Orionis, 24 Orionis, 5h35m06s, +9°56'

Saiph, κ Orionis, 53 Orionis, 5h35m06s, +9°56'

Meissa, λ Orionis, 39 Orionis, 5h35m06s, +9°56'

La Ceinture d'Orion

Mintaka, δ Orionis, 34 Orionis, 5h32m0s, -0°18'

Alnilam, ε Orionis, 46 Orionis, 5h35m0s, -1°13'

Alnitak, ζ Orionis, 50 Orionis, 5h40m48s, -1°57'

σ Orionis, 48 Orionis, 5h38m42s, -2°36'

η Orionis, 28 Orionis, 5h24m30s, -2°24'

NGC 2024, 5h40m42s, +2°27'

IC 434, nébuleuse d'émission, 5h41m0s, -2°24'

B33, nébuleuse obscure, 5h40m54s, -2°28'

NGC 2023, nébuleuse de réflexion, 5h41m36s, -2°16'

IC 435, nébuleuse de réflexion, 5h43m0s, -2°19'

Le Baudrier d'Orion

NGC 1981, amas ouvert, 5h35m12s, -4°26'

Σ750, étoile double, 5h35m30s, -4°22'

NGC 1973-75-77, nébuleuses diffuses, 5h35m06s, -4°44'

M43 (NGC 1982), nébuleuse diffuse, 5h35m36s, -5°16'

θ Orionis, étoiles multiples, 5h35m18s, -5°23'

M42, nébuleuse diffuse, 5h35m24s, -5°27'

NGC 1980, amas ouvert nébuleux, 5h35m24s, -5°54'

ι Orionis, 44 Orionis, système triple, 5h35m24s, -5°55'

Dans la constellation d'Orion

Σ747, étoile double, 5h35m00s, -6°00

Σ754, étoile double, 5h36m24s, -6°04'

NGC 1999, nébuleuse de réflexion, 5h36m30s, -6°42'

IC 430, nébuleuse de réflexion, 5h38m30s, -7°05'

M78, nébuleuse de réflexion, 5h46m42s, +0°03'

NGC 2064, nébuleuse de réflexion, 5h46m18s, 0°00'

NGC 2067, nébuleuse de réflexion, 5h46m30s, +0°06'

NGC 2071, nébuleuse de réflexion, 5h47m12s, -0°18'

NGC 2112, amas ouvert, 5h53m54s, +0°24'

LDN 1622, nébuleuse obscure, 5h54m26s, +2°00'

vdB 62, nébuleuse de réflexion, 5h53m30s, +1°42'

IC 423, nébuleuse de réflexion, 5h33m24s, -0°37'

IC 424, nébuleuse de réflexion, 5h33m36s, -0°25'

IC 426, nébuleuse de réflexion, 5h36m48s, -1°15'

La Boucle de Barnard, RSN, 5h50m, -3°00'

NGC 2174, nébuleuse d'émission, 6h09m42s, +20°30'

NGC 2175, amas ouvert, 6h09m48s, +20°19'

B35, nébuleuse obscure, 5h45m30s, +9°03'

NGC 2022, nébuleuse planétaire, 5h45m30s, +9°03'

NGC 2039, amas ouvert, 5h44m06s, +8°38'

NGC 2063, amas ouvert, 5h46m48s, +8°48'

A voir : Sky Map Online

Aspect visuel et distribution spatiale des principales étoiles d'Orion. De haut en bas, α Ori est située à 427 a.l., γ Ori à 243 a.l., δ Ori à ~900 a.l., ε Ori à 1300 a.l., ζ Ori à 820 a.l, β Ori à ~800 a.l. et κ Ori à 720 a.l. Notons que la nébuleuse M42 est située à 1600 a.l.

Les principales étoiles

Bételgeuse

α Orionis, 58 Orionis est située au-dessus du bras droit d'Orion (au-dessus à gauche) et brille d'un terne éclat rougeâtre entre les magnitudes 0.45 et 1.30 pour une magnitude absolue de -5.14. Une différence d'une magnitude correspondant à une différence d'éclat de 2.5 fois, elle brille donc pratiquement deux fois plus à son maximum qu'à son minimum d'éclat.

Bételgeuse est une étoile variable semi-régulière de classe spectrale M2 Iab avec un indice de couleur IC=1.86. C'est une étoile supergéante rouge dont la luminosité vaut environ 100000 fois celle du Soleil pour une masse estimée à environ 20 M. Bételgeuse est la 12e plus brillante étoile du ciel. Elle se situe à environ 642 a.l.

Les mesures directes de son diamètre indiquent que Bételgeuse mesure 600 R, soit un rayon d'environ 450 millions de km. Placée à la place du Soleil, sa surface dépasserait l'orbite de Mars ! Autrement dit, les orbites de la Terre et de Mars tiendraient aisément dans son atmosphère !

Bételgeuse est tellement volumineuse que dans un grand télescope (4.5 m et plus) équipé d'une optique adaptative, elle présente un disque appréciable de 0.04" (40 mas). 

Parvenue à la phase supergéante, Bételgeuse arrive au terme de sa vie et perd rapidement sa masse. On estime qu'en moins de 250000 ans elle perd l'équivalent d'une masse solaire ! Ce phénomène s'explique par la pression qui règne dans son noyau. 

La chaleur engendrée par l'effondrement gravifique incessant crée une pression telle que les couches les plus reculées de son atmosphère s'étendent follement et se dissipent dans l'espace en formant un nuage de gaz et de plasma qui s'étend sur plus de trois fois le diamètre de Bételgeuse - l'équivalent de 50 UA soit la distance du Soleil à Pluton - et dont on retrouve encore des traces à 100 diamètres de l'étoile.

A lire : Calcul de la parallaxe spectroscopique

Calcul de l'indice de couleur, magnitude et distance de Bételgeuse

A gauche, l'aspect général de Bételgeuse et de son halo. Située à environ 642 années-lumière, Bételgeuse est l'étoile la plus brillante de la constellation d'Orion. C'est une étoile variable de classe spectrale M2 Iab dont la magnitude oscille entre 0.45 et 1.30. Elle compte parmi les 12 plus brillantes étoiles du ciel. Sur base d'un diamètre angulaire de 40 mas (0.04") et de sa distance, elle présente un diamètre 600 fois supérieur à celui du Soleil, sa surface dépassant l'orbite de Mars (~2.7 UA), pour une masse environ 20 fois plus importante que celle du Soleil ! Cette photo historique fut prise le 15 janvier 1996 par A.Dupree du CfA avec le Télescope Spatial Hubble à 255 nm et présentée en fausses couleurs. 

Au centre, la surface de Bételgeuse photographiée en 2005 par interférométrie infrarouge à 1.64 microns par l'équipe de Xavier Haubois de l'Observatoire de Paris et les astronomes de l'Observatoire du Mont Hopkins révélant des zones brillantes de la taille de la distance Terre-Soleil. La surface effective de Bételgeuse est de 3600 K tandis que ces taches sont 500 K plus chaudes. Il pourrait s'agir de zones de convections.

A droite, l'atmosphère de Bételgeuse photographiée en 2009 en proche infrarouge sous différents filtres avec le VLT de 8.2 m équipé d'une optique adaptative. La résolution est de 37 mas (0.037" d'arc). On distingue des plumes de gaz qui s'étendent à plus de 3 diamètres de l'étoile soit plus de 50 UA, l'équivalent de la distance du Soleil à Pluton, mais donc on retrouve encore des traces à 100 diamètres de l'étoile. Documents STScI/CfA, MMT/UAz/Obs.Paris-Meudon et ESO.

En raison de sa taille gigantesque sa température effective est très faible, environ 3600 K (contre 5770 K pour le Soleil) et présente une densité moyenne inférieure à 10-4 fois la densité de l'atmosphère à la surface de la Terre ! 

Sa distance relativement proche et son diamètre apparent ont fait de Bételgeuse l'une des premières étoiles que les astronomes ont tenté de photographier en haute résolution. Une photographie réalisée en 2005 par interférométrie avec le télescope infrarouge IOTA du Mont Hopkins et présenté ci-dessus au centre a permis de découvrir à sa surface de larges zones brillantes 500 K plus chaudes que la surface et aussi vastes que la distance Terre-Soleil !

Rigel

β Orionis, alias 19 Orionis ou encore Σ668, brille à une magnitude comprise entre 0.12 et 0.18. Elle présente un spectre de classe spectrale B8 Ia et une température effective d'environ 12000 K. C'est donc une étoile géante bleue très lumineuse. Elle est légèrement variable, d'une masse estimée à 17 M, d'un rayon de 65 à 79 R qui de surcroît constitue un système triple.

Rigel est un système triple dont le compagnon B forme lui-même un système binaire. Les étoiles du couple Rigel B-C sont séparées l'une de l'autre de 29 UA et gravitent à 2000 UA de Rigel. Document T.Lombry.

Rigel ressemble assez fort à Sirius (α CMa) ou Véga (α Lyr) mais elle est nettement plus éloignée que ses consoeurs, entre 773-900 a.l. contre 8.6 années-lumière pour Sirius et 25.4 a.l. pour Véga.

Comparée à Bételgeuse la luminosité de Rigel est étonnante; paradoxalement β Orionis est plus brillante que α Orionis ! Rigel compte parmi les 7 plus brillantes étoiles du ciel. C'est une étoile intrinsèquement très lumineuse brillant entre 35 et 60000 fois plus que le Soleil, soit entre 500 et 1000 fois plus que Sirius ou Véga !

Reportée dans un diagramme Hertzsprung-Russel, Rigel est l'une des rares étoiles à se placer tout en haut à gauche du diagramme, non loin de δ Orionis et des étoiles de type P Cygni.

Dans sa phase actuelle Rigel irradie près de 100 fois plus d'énergie que Bételgeuse ! Sa magnitude absolue est de -7.1, autrement dit, dans l'absolu Rigel brille aussi fort qu'une supernova ! A 10 parsecs (32.6 a.l.) son éclat est équivalent à celui du croissant de la Lune.

Rigel B est une petite étoile délicate de classe spectrale B5 et de 2.5 M qui orbite autour de Rigel à 2000 UA soit 23 jours-lumière. Séparée de Rigel de 9.5" dans une position angulaire (P.A) de 202° (SSO) elle est visible dans un petit télescope à la magnitude 10.4. Ce couple qui scintille comme un diamant est un très beau sujet d'observation pour les télescopes de petite ouverture. Rigel B forme elle-même un système binaire avec Rigel C, une étoile double spectroscopique de classe spectrale B9 V et de 1.9 M qui est invisible dans les instruments amateurs. Elle orbite autour de Rigel B à une distance équivalente à celle qui nous sépare de Pluton (29 UA).

Bellatrix

γ Orionis, 24 Orionis occupe le coin supérieur droit de la constellation d'Orion. Son nom signifie "femme guerrière" d'où son surnom d'étoile Amazone. La légende rapporte que toutes les femmes nées sous le signe de Bellatrix seront fortunées et auront le don du verbe. Bellatrix brille à la magnitude 1.64 et est légèrement variable. Elle se situe à 243 a.l. Elle présente une parallaxe annuelle de 0.0134", deux à trois fois plus forte que les autres étoiles environnantes, exception faite de χ1 Ori qui présente une parallaxe de 0.1154".

Saiph

κ Orionis, 53 Orionis ferme le rectangle d'Orion à gauche de Rigel. C'est une étoile de magnitude 2.07 située à 720 a.l. C'est l'une des rares étoiles Wolf-Rayet. Elle appartient à la classe O où prédomine l'hélium ionisé en émission.

Meissa

λ Orionis, 39 Orionis est l'étoile brillante marquant le sommet en pointe d'Orion et formant un triangle avec les étoiles φ1 et φ2 de magnitude 4 situées un peu plus au sud. λ Orionis est un système multiple constitué de 4 étoiles. Le couple AB de couleur blanche et de classe spectrale O8 III, B0V est de magnitude 3.5 et 5.6. Il forme un couple serré séparé de 4.4" dans une P.A. de 43°. Un troisième compagnon bleuâtre est situé à 28" et un quatrième également bleuté est situé à 78".

λ Orionis et les étoiles qui l'entourent forment l'amas ouvert Cr69. Des photographies à longue pose révèlent l'existence dans un rayon de plus de 4° autour de λ Orionis d'une immense bulle de gaz de couleur rouge, probablement le résidu d'une supernova qui explosa voici plusieurs dizaines de milliers d'années. Nous en reparlerons à propos de la Boucle de Barnard où nous présenterons des photos couleurs encore plus spectaculaires.

A gauche, La boucle de Barnard avec Lambda Orionis à son sommet noyé dans les nébuleuses photographiés par Alex Mellinger, réflex Minolta muni d'un téléobjectif de 135mm f/4, pose de 2x45 min sur film Kodak PJ-400. A droite, image prise par John Ebersole avec un téléobjectif de 160 mm de focale.

Cr69, amas ouvert, 5h35m06s, +9°56'

L'ensemble des étoiles circonscrites dans le cercle formé par λ, φ1, φ2 forme l'amas ouvert Collinder 69, alias Cr69. Il attire l'attention par la présence de 3 étoiles de 6e et 7e magnitude alignées dans le sens N-S entre λ et φ1 Orionis. C'est un excellent sujet pour des jumelles 10x50. Cet amas qui n'est pas pointé dans tous les catalogues est entouré par la nébuleuse d'émission Sharpless 2-264. Il faut un filtre O-III et un télescope d'au moins 200 mm d'ouverture à faible grossissement pour distinguer son enveloppe autour des étoiles.

Prochain chapitre

Les étoiles variables et les étoiles multiples

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