[论文解读] The Cluster AgeS Experiment (CASE). Variable stars in the field of the globular cluster M22

M. Różyczka, I. B. Thompson+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 6

一句话总结

本研究基于2000年至2008年期间使用Swope望远镜对M22球状星团进行的86个夜晚的$BV$测光观测，系统性地调查了该星团中的变星，共识别出359颗周期性、可能周期性或长期变星，其中238颗为新发现。主要贡献在于确认了102颗星团成员或可能成员，包括罕见天体：如一颗多模SX Phe型变星（V112）、位于蓝水平分支上的$eta$ Lyr型双星（V125）、具有W UMa型光曲线的蓝/黄星族星（V129），以及光变曲线近乎正弦形的极端水平分支星（V134），所有这些天体均通过自行测量得到确认。

ABSTRACT

The field of the globular cluster M22 (NGC 6656) was monitored between 2000 and 2008 in a search for variable stars. $BV$ light curves were obtained for 359 periodic, likely periodic, and long-term variables, 238 of which are new detections. Thirty nine newly detected variables, and 63 previously known ones are members or likely members of the cluster, including 20 SX Phe, 10 RRab and 16 RRc-type pulsators, one BL Her-type pulsator, 21 contact binaries, and 9 detached or semi-detached eclipsing binaries. The most interesting among the identified objects are V112 - a bright multimode SX Phe pulsator, V125 - a $β$ Lyr-type binary on the blue horizontal branch, V129 - a blue/yellow straggler with a W UMa-like light curve, located halfway between the extreme horizontal branch and red giant branch, and V134 - an extreme horizontal branch object with $P=2.33$ d and a nearly sinusoidal light curve; all four of them are proper motion (PM) members of the cluster. Among nonmembers, a $P=2.83$ d detached eclipsing binary hosting a $δ$ Sct-type pulsator was found, and a peculiar $P=0.93$ d binary with ellipsoidal modulation and narrow minimum in the middle of one of the descending shoulders of the sinusoid. We also collected substantial new data for previously known variables; in particular we revise the statistics of the occurrence of the Blazhko effect in RR Lyr-type variables of M22.

研究动机与目标

• 扩展球状星团M22领域内变星的目录，该区域因高消光、强场星污染和高星场集中度而极具挑战性。
• 利用Swope望远镜获得的深度、长期基线$BV$测光数据，识别并分类周期性、可能周期性及长期变星。
• 通过自行测量数据及其在颜色-星等图中的位置，确定新发现变星的星团成员身份。
• 为先前已知变星提供新的光变曲线和周期测定，尤其关注脉动行为与变光模式。
• 调查罕见或异常变星（如星族星、极端水平分支星、处于非典型演化位置的激变双星）的特性，为未来后续观测提供依据。

提出的方法

• 2000至2008年间，使用拉斯坎帕纳斯天文台的Swope 1.0米望远镜进行$BV$测光，共观测86个夜晚。
• 采用DIAPL软件包的图像相减测光法，以获得高精度光变曲线，最大限度减小PSF变化的影响。
• 利用标准星进行测光定标，并与档案数据对比，确保结果的一致性与准确性。
• 通过周期图分析与光变曲线的目视检查识别变星，分类依据其光变形态及在颜色-星等图中的位置。
• 结合自行测量与星团结构参数（核心半径、半光半径）的空间位置，确定变星的星团成员身份。
• 收集并分析新发现及已知变星的长期光变曲线，重点研究多模脉动与Blazhko效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 M22领域内变星的完整目录是什么？其中有多少是新发现？
• RQ2 新发现的变星中有多少是M22的成员？其演化与脉动特性如何？
• RQ3 M22中RRc型变星的Blazhko效应发生率是多少？与其他球状星团相比有何差异？
• RQ4 M22中是否存在异常或稀有变星，如主序星转折点以下的激变双星，或具有W UMa型光曲线的星族星？
• RQ5 包含$ extbackslashdelta$ Sct型脉动星的分离开食双星的光变曲线，能揭示关于致密星团中恒星演化与双星相互作用的哪些信息？

主要发现

• 共检测到359颗周期性、可能周期性或长期变星，其中238颗为新发现。
• 在新发现的变星中，102颗被确认或极可能是M22的成员，包括20颗SX Phe型、10颗RRab型、16颗RRc型、1颗BL Her型、21颗激变双星，以及9颗分离开食或半分离双星。
• M22中的RRc型变星表现出极高的Blazhko效应发生率，超过50%的样本呈现该现象，使其在所有球状星团中仅次于NGC 2808与M53。
• V112是一颗明亮的多模SX Phe型变星，表现出多模脉动，是进行详细脉动建模的理想目标。
• V125是位于蓝水平分支的$eta$ Lyr型双星，V129是位于极端水平分支与红巨星分支之间的蓝/黄星族星，具有W UMa型光曲线。
• V134是一颗周期为2.33天的极端水平分支星，光变曲线近乎正弦形，表明其脉动稳定，无强非球对称模态。