Orion : La Constellation avec une Étoile à une Luminosité Minimale Record

En janvier 2020, quelque chose d'étrange se passait avec l'étoile marquant l'épaule d'Orion. Bételgeuse avait diminué en luminosité d'un facteur d'environ 2,5, et en quelques semaines, elle avait chuté à une magnitude de +1.614 — sa lecture la plus faible et la plus froide en 25 ans de suivi. Pendant quelques mois, les astronomes ont sérieusement débattu si l'épaule du Chasseur était sur le point d'exploser.

Orion n'avait pas besoin d'une étoile qui s'estompe pour acquérir sa célébrité. C'est l'une des 88 constellations reconnues par les astronomes modernes, et elle était déjà familière aux observateurs du ciel lorsque l'astronome Ptolémée du IIe siècle l'a incluse dans sa liste originale de 48. Peu de motifs stellaires sont plus faciles à trouver : trois étoiles en une rangée bien ordonnée, flanquées d'une poignée de supergéantes assez brillantes pour percer la pollution lumineuse urbaine.

Ce qui suit est une visite guidée des chiffres derrière ce profil célèbre — comment Orion est mesuré et cartographié, ce qui rend ses étoiles les plus brillantes inhabituelles, et comment une photographie grand angle de la région capture bien plus que l'œil seul ne pourrait jamais le faire.

Orion couvre 594 degrés carrés de la sphère céleste, ce qui le classe au 26e rang par taille parmi les 88 constellations modernes — une portion respectable de ciel, bien que loin d'être la plus grande. Son contour semble ancien, mais la limite précise est une invention relativement récente : en 1930, l'astronome belge Eugène Delporte a tracé la limite officielle d'Orion comme un polygone à 26 côtés, partie d'un projet qui a donné à chaque constellation une arête fixe et non chevauchante sur la carte céleste.

Cette limite formelle est ce qui permet aux astronomes de dire avec certitude quelles étoiles appartiennent à Orion et quelles appartiennent à un voisin, bien que la constellation elle-même ne soit qu'un motif humain tracé sur des étoiles qui n'ont aucune connexion réelle entre elles.

Orion s'assoit assez près de l'équateur céleste pour qu'il apparaisse depuis presque toutes les latitudes habitées, et même le point de vue le plus extrême ne peut pas le cacher complètement. Les observateurs de la Station du Pôle Sud Amundsen-Scott peuvent voir Rigel se lever à seulement 8 degrés au-dessus de leur horizon, avec la Ceinture d'Orion balayant cette même ligne basse. C'est une vue fugace et rasante plutôt qu'un vrai lever — mais cela signifie qu'une constellation nommée d'après un chasseur grec apparaît brièvement même au bas du monde.

Bételgeuse est à peine d'âge moyen selon les normes stellaires, avec moins de 10 millions d'années, mais sa masse énorme l'a poussée à travers son cycle de vie d'une manière inhabituellement rapide. Les astronomes s'attendent à ce que cette évolution rapide se termine par une supernova au cours des 100 000 prochaines années — un clin d'œil sur les échelles cosmiques, bien que presque certainement pas au cours de la vie d'une personne vivante aujourd'hui.

Même sans explosion, Bételgeuse ne reste presque jamais immobile. En conditions normales, elle se classe au 11e rang parmi les étoiles les plus brillantes du ciel, mais à la fin de 2019, ce rang avait oscillé entre le 10e et le 23e place, une oscillation assez inhabituelle pour que des observateurs professionnels et amateurs commencent à prêter beaucoup d'attention.

Cette attention s'est avérée payante. La luminosité de Bételgeuse est tombée à environ 2,5 fois plus faible que d'habitude en quelques semaines, et en février 2020, elle s'était stabilisée à une magnitude record de +1.614 — son état le moins lumineux et le plus froid en 25 ans de suivi. Les médias ont publié des gros titres sur une supernova imminente, bien que l'assombrissement se soit finalement inversé et l'étoile s'est redressée à quelque chose de plus proche de la normale.

Les astronomes avaient déjà une longueur d'avance pour comprendre une étoile si étrange. En 1995, une caméra à bord du Télescope Spatial Hubble construite pour les objets faibles avait produit une image ultraviolette du disque de Bételgeuse plus nette que n'importe quoi que les interféromètres terrestres ne pourraient gérer — la première fois qu'un télescope ordinaire avait directement photographié la surface d'une étoile autre que le Soleil. Cette ligne de base a fait de l'événement d'assombrissement de 2020 quelque chose que les chercheurs pouvaient mesurer, plutôt qu'un mystère commençant de zéro.

De l'autre côté de la constellation de Bételgeuse se trouve Rigel, marquant le pied d'Orion. À l'œil nu, elle ressemble à un seul point bleu-blanc, mais c'est vraiment le membre le plus lumineux et le plus massif d'un système composé d'au moins 4 étoiles liées ensemble. Ce qui semble simple de la Terre est, de près, une petite foule.

Le compagnon de Rigel n'était pas évident pendant des siècles. William Herschel l'a repéré seulement en confirmant Rigel comme une étoile double, le 1er octobre 1781, et a enregistré la découverte dans son Catalogue des Étoiles Doubles. Il a fallu un télescope, une mesure minutieuse et l'œil exercé de Herschel pour séparer ce que les observateurs à l'œil nu avaient traité comme une seule étoile pendant des millénaires.

Les trois étoiles de la Ceinture d'Orion sont sa caractéristique la plus reconnaissable, et chacune a sa propre personnalité. Alnitak s'assoit à environ 800 années-lumière et brille avec une magnitude de 1,8, dégageant 100 000 fois la luminosité du Soleil — bien que tant de cette énergie s'échappe sous forme de lumière ultraviolette que l'œil humain ne capte qu'une fraction de sa puissance réelle. Mintaka, la plus occidentale des trois, se trouve plus loin à 915 années-lumière et brille avec une magnitude de 2,21.

Alnilam, l'étoile centrale de la Ceinture, porte un nom avec une véritable histoire : désignée Epsilon Orionis, elle tire son nom d'une phrase arabe signifiant « chaîne de perles » — une description appropriée pour une étoile qui s'assoit bien rangée entre ses deux voisines dans cette célèbre ligne de trois étoiles.

Une seule astrophotographie grand angle d'Orion peut couvrir près de 25 degrés de ciel, assez large pour capturer la constellation de la tête aux pieds en un seul cadre. Ce type d'image fait plus que d'enregistrer des étoiles familières — la même vue capture également la Nébuleuse de la Tête de Cheval, la lueur diffuse de M78, et la ligne complète des étoiles de la Ceinture d'Orion en contexte les unes avec les autres.

La région doit cette richesse à ce qui se trouve derrière les étoiles : des pouponnières où naissent de nouvelles étoiles, bercées dans la poussière cosmique et l'hydrogène lumineux, positionnées sur le bord proche d'un nuage moléculaire à environ 1 500 années-lumière de nous. La Nébuleuse d'Orion et les étoiles les plus brillantes de la constellation sont assez faciles à repérer avec les yeux seuls, mais les nuages de poussière plus faibles et le gaz interstellaire qui les entourent sont beaucoup plus difficiles à enregistrer — ils ont besoin de longues expositions et d'équipement sensible pour apparaître du tout.

Chaque chiffre d'année-lumière attaché à une étoile dans cet article — les 800 d'Alnitak, les 915 de Mintaka, les 1 500 de la nébuleuse — dépend de missions de mesure de distance qui s'affinent au fil du temps. Une nouvelle réduction des données astrométriques du satellite Hipparcos a amélioré la précision de mesure d'un facteur de 2,2 par rapport au catalogue publié en 1997, affinant les chiffres de luminosité stellaire et de mouvement galactique sur lesquels les astronomes du domaine construisent maintenant.

C'est un rappel que les chiffres d'une constellation ne sont pas gravés dans la pierre. Les formes restent les mêmes d'année en année, mais les mesures derrière elles ne cessent de devenir plus nettes — c'est exactement comment une étoile comme Bételgeuse peut passer d'une curiosité de fond à un événement d'assombrissement qui fait la une presque du jour au lendemain.

• APOD: 2010 October 23 - Orion: Head to Toe
• arXiv: Validation of the new Hipparcos reduction