近日,中国科学院云南天文台双星与变星研究团组李临甲博士和钱声帮研究员对一颗c型天琴RR型变星剑鱼座BE的脉动特征进行了研究,发现其脉动存在显著调制现象,表现为周期约为8年的准周期性变化以及突变。结合相同类型变星的脉动特征,研究人员提出造成其调制现象的物理机制是类太阳磁场活动与发生在氢氦电离包层中的宏观湍流共同作用的结果。这意味着剑鱼座BE是一颗非常特殊的样本,对了解这类变星的内部结构和演化状态具有重要意义,值得进一步监测和研究。相关研究成果发表在英国皇家天文学会月刊(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。

天琴RR型变星是一类短周期脉动变星,处于水平分支演化阶段。根据其脉动周期及特征,人们通常将其细分为ab型和c型。相比前者,c型天琴RR型变星的脉动周期更短,脉动曲线更对称;在物理特性上,其质量更小,外层的包层更薄,表面有效温度更高。在观测上,天琴RR型变星的脉动调制现象是普遍存在的,一般人们称其为布拉什克效应(Blazhko effect)。该效应通常表现为脉动周期和变幅的共同调制。但在实际研究中,人们发现一些c型天琴RR型变星的脉动存在特殊的调制现象:主要表现为其脉动周期存在显著的变化,而脉动变幅却基本没有相应的变化。

剑鱼座BE便是一颗表现出该现象的典型c型天琴RR型变星(见图1)。在早前的研究中,人们基于有限的数据,认为造成周期调制的机制是伴星存在导致的光时轨道效应,但是计算得到的伴星质量下限达到惊人的60个太阳质量。最近,研究团队利用国际上的多个测光巡天项目(DASCH、MACHO、OGLE、ASAS-SN以及TESS)数据,重新对剑鱼座BE进行了详细分析。通过O-C分析和傅里叶分析,研究团队发现该目标的脉动周期并不是严格周期性变化的,因此不能用光时轨道效应来解释。相应的,其脉动周期存在准周期性变化和突变,其中突变表现为180度的相位跳变(见图2)。在这些现象中,准周期性变化可能与类太阳磁场活动有关,而突变则可能对应于磁场的突然变化。

利用空间望远镜Kepler的高精度测光数据,研究团队还对4颗c型天琴RR型变星的脉动特征进行了研究,发现其脉动周期变化的剧烈程度与其宏观湍流速度存在正相关关系。根据能量均分定理,电离层中的宏观湍流速度与磁场强度也是正相关的。因此,研究团队提出发生在剑鱼座BE和部分c型天琴RR型变星中的脉动调制是湍流对流与磁场活动共同相互作用的结果。剑鱼座BE是一颗位于南天星区的目标,研究团队所用的数据都来源于国际上的多个巡天项目。该工作表明,通过对已有数据资源积极的寻找和深入的挖掘,再结合合理的有针对性的分析研究,学者也能做出有价值的成果。此外,作为一颗特殊天体,需要对剑鱼座BE进一步开展监测和研究。

该研究工作得到国家自然科学基金重点项目和青年基金的资助。

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图1.剑鱼座BE光变曲线相位图,数据来源为OGLE-III(绿点)和OGLE-IV(蓝点)。上图中的相位是根据线性历元计算得到的,图中可见显著的相位调制;下图为消除相位调制因素后的相位图,图中可见脉动变幅没有显著调制现象。

图2.剑鱼座BE脉动周期变化图。图中可见周期表现出准周期性的起伏变化(红虚线)和突变(黑实线)。

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