[论文解读] On the distribution of the modulation frequencies of RR Lyrae stars

J. Jurcsik, B. Szeidl+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 8

一句话总结

本文提出，RR型变星中观测到的调制周期对应于其自转周期，从而解释了脉动周期与最小调制周期之间观测到的相关性。利用MACHO、OGLE及其他巡天的数据，作者发现短周期RR型变星（P < 0.4 d）的调制周期可短至数天，而长周期星（P > 0.6 d）的调制周期始终大于20天，这与水平分支演化过程中角动量的普遍上限一致。

ABSTRACT

For the first time connection between the pulsation and modulation properties of RR Lyrae stars has been detected. Based on the available data it is found that the possible range of the modulation frequencies, i.e, the possible maximum value of the modulation frequency depends on the pulsation frequency. Short period variables (P &lt; 0.4 d) can have modulation period as short as some days, while longer period variables (P &gt; 0.6 d) always exhibit modulation with P_mod &gt; 20 d. We interpret this tendency with the equality of the modulation period with the surface rotation period, because similar distribution of the rotational periods is expected if an upper limit of the total angular momentum of stars leaving the RGB exists. The distribution of the projected rotational velocities of red and blue horizontal branch stars at different temperatures shows a similar behaviour as v_rot derived for RR Lyrae stars from their modulation periods. This common behaviour gives reason to identify the modulation period with the rotational period of the modulated RR Lyrae stars.

研究动机与目标

• 研究RR型变星脉动与调制特性之间的关联。
• 确定观测到的调制频率分布是否与物理恒星参数相关。
• 检验调制周期对应于自转周期的假设。
• 探讨该关联对水平分支恒星角动量演化的影响。

提出的方法

• 收集并分析了来自MACHO、OGLE及其他巡天的调制数据，重点关注具有双峰（ν₁）和三峰（Blazhko型）傅里叶谱的RR型变星。
• 重新分析档案光变曲线（例如MACHO的8年数据），以检测在信噪比低或数据段较短的观测中不可见的隐藏三峰结构。
• 将调制周期的分布与RR型变星及水平分支恒星的投影自转速度（v sin i）进行比较。
• 使用有效温度（T_eff）作为恒星演化状态的代理，比较BHB、RHB和RR型变星的自转速度趋势。
• 应用公式 v_rot [km/s] = 50 × R_sun × f_rot [1/d]，从观测到的调制频率估算自转速度。
• 评估观测到的v sin i上限（例如Peterson et al. 1996）与由调制周期预测的真实自转速度的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 RR型变星的脉动周期与最小可检测调制周期之间是否存在系统性关系？
• RQ2 观测到的RR型变星调制周期是否反映了其真实自转周期？
• RQ3 在包括RR型变星和BHB/RHB恒星在内的水平分支恒星中，是否存在共同的角动量上限？
• RQ4 为何光谱测量得到的v sin i < 10 km/s，而调制周期预测的v_rot约为20–40 km/s？
• RQ5 BHB和RHB恒星的投影自转速度分布能否解释RR型变星中观测到的调制周期分布？

主要发现

• 短周期RR型变星（P < 0.4 d）的调制周期可短至数天，而长周期星（P > 0.6 d）的调制周期始终超过约20天。
• 脉动周期与最小调制周期之间的观测相关性与调制周期即为恒星自转周期的假设一致。
• BHB、RHB和RR型变星的投影自转速度（v sin i）分布遵循共同趋势：温度较高的恒星具有更高的最大自转速度，表明存在共同的角动量上限。
• 基于调制周期和半径，RR型变星AH Cam和Z CVn的估计自转速度分别为约21 km/s和约14 km/s。
• 光谱测量得到的v sin i < 10 km/s与由调制周期预测的v_rot ~20–40 km/s之间的差异，可通过投影效应解释：v sin i是下限，而调制周期反映真实自转速度。
• BHB、RHB和RR型变星中最大v sin i的相似温度依赖性，为RR型变星的调制周期确实是自转周期提供了强有力证据。