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近日，中國科學院云南天文臺雙星與變星研究團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到驚人的-7.75天每百萬年，是迄今為止學界發(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，是一顆少見的雙星演化脈動天體(binary evolution pulsator)。相關研究成果發(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各個系統(tǒng)內，包括核球、厚盤、銀暈、各種星團及場星環(huán)境下，結合其具有的周光關系，該類變星是研究銀河系內老年恒星化學和動力學性質以及小質量恒星演化的重要探針。

通常，學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，而演化效應被認為是導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(0.1-1天每百萬年)也有少量發(fā)現(xiàn)，理論上認為這些天體應當處于天琴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，研究團隊利用云南天文臺鳳凰山本部60厘米望遠鏡及麗江觀測站中泰70厘米望遠鏡觀測數(shù)據(jù)，對該目標進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，達到7300 K。結合進一步的O-C分析結果和其他證據(jù)，研究團隊認為大熊座AX擁有一顆熱亞矮星伴星，該系統(tǒng)應當是一個雙星演化脈動天體。

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