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近日，中國科學(xué)院云南天文臺雙星與變星研究團(tuán)組博士李臨甲和研究員錢聲幫等發(fā)現(xiàn)并驗證了一顆脈動周期快速減小的天琴RR型變星：大熊座AX。其脈動周期變化率達(dá)到驚人的-7.75天每百萬年，是迄今為止學(xué)界發(fā)現(xiàn)場星環(huán)境下周期減小最快的天琴RR型變星。研究發(fā)現(xiàn)，除了脈動周期的快速減小，大熊座AX還表現(xiàn)出有效溫度偏高、短波段脈動振幅偏小、光變曲線缺少隆起(bump)、視向速度變化大等與一般天琴RR型變星不同的特性。這些暗示大熊座AX具有顯著的雙星性質(zhì)，是一顆少見的雙星演化脈動天體(binary evolution pulsator)。相關(guān)研究成果發(fā)表在The Astronomical Journal上。

天琴RR型變星是一類處于水平分支的貧金屬小質(zhì)量脈動變星。它們短周期、大變幅的脈動特征使其易被觀測發(fā)現(xiàn)，正由于如此，它們是迄今發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的一類脈動變星，擁有相對悠久的研究歷史。天琴RR型變星廣泛分布在銀河系內(nèi)各個系統(tǒng)內(nèi)，包括核球、厚盤、銀暈、各種星團(tuán)及場星環(huán)境下，結(jié)合其具有的周光關(guān)系，該類變星是研究銀河系內(nèi)老年恒星化學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)以及小質(zhì)量恒星演化的重要探針。

通常，學(xué)界從脈動周期角度入手來研究天琴RR型變星的演化：在赫羅圖中，當(dāng)天琴RR型變星沿水平分支向左演化時，也即是溫度升高，其脈動周期會減小;反之，向右演化時，脈動周期會增加。在以往的觀測和研究下，學(xué)界發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)天琴RR型變星的周期變化率絕對值在0.01-0.1天每百萬年范圍內(nèi)，而演化效應(yīng)被認(rèn)為是導(dǎo)致這些周期變化的重要因素之一。然而，一些周期變化率絕對值更大的目標(biāo)(0.1-1天每百萬年)也有少量發(fā)現(xiàn)，理論上認(rèn)為這些天體應(yīng)當(dāng)處于天琴RR型變星演化的初始或末尾階段。

在對眾多天琴RR型變星的研究工作中，注意到大熊座AX所表現(xiàn)出的不同尋常的特性，研究團(tuán)隊利用云南天文臺鳳凰山本部60厘米望遠(yuǎn)鏡及麗江觀測站中泰70厘米望遠(yuǎn)鏡觀測數(shù)據(jù)，對該目標(biāo)進(jìn)行了多波段測光觀測，并從多個巡天觀測項目收集到其光變曲線數(shù)據(jù);采用O-C分析方法(該方法通常用來比較或評估某一物理量的觀測值與預(yù)期值或理論值間的差別，即Observed minus Calculated method)，獲得大熊座AX的O-C圖(圖1)，計算得到其脈動周期變化率為-7.75天每百萬年。這個數(shù)值比一般的天琴RR型變星周期變化率的絕對值高一到兩個數(shù)量級。大熊座AX是目前為止場星環(huán)境下脈動周期減小最快的天琴座RR型變星，這意味著它在赫羅圖中正快速地向左移動演化。

此外，研究團(tuán)隊還利用傅里葉分解法等分析手段，分析了大熊座AX的光變曲線，得到了相應(yīng)的傅里葉系數(shù)、脈動變幅及色指數(shù)等參數(shù)。通過將這些參數(shù)與其他眾多天琴RR型變星的參數(shù)比較，發(fā)現(xiàn)大熊座AX表現(xiàn)出一顆Oosterhoff I型的天琴RRab型變星的特征。但是，大熊座AX在光度極小時的色指數(shù)相比一般的天琴RR型變星要偏小(B-V=0.295 mag)，說明其有效溫度偏高，達(dá)到7300 K。結(jié)合進(jìn)一步的O-C分析結(jié)果和其他證據(jù)，研究團(tuán)隊認(rèn)為大熊座AX擁有一顆熱亞矮星伴星，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個雙星演化脈動天體。

研究團(tuán)隊將大熊座AX的光變曲線與另一顆雙星演化脈動天體——OGLE-BLG-RRLYR-02792，進(jìn)行了比較(圖2)，指出了它們各自的特征，認(rèn)為這些現(xiàn)象與伴星吸積導(dǎo)致的外層大氣物質(zhì)損失有關(guān)。此外，研究團(tuán)隊還指出了兩者的最終演化結(jié)局：前者會越過脈動不穩(wěn)定帶藍(lán)邊界，最終成為一顆藍(lán)水平分支星;后者由于損失了更多的外層物質(zhì)，最后會變?yōu)橐活w氦白矮星。