天琴RR型变星伴星探测及研究

RR Lyrae stars, as one type of short-period pulsating variable stars, are widespread in the Galaxy. Because of its period-luminosity relation, such stars are often used as standard candles to detect the distances of the stars in Milky Way and the nearby galaxies. However, in the field of RR Lyrae stars, an observational fact of great interest is that RR Lyrae stars are rarely found in binary or multiple star systems. By using rich resources of astronomical observation projects for analysis and China’s small and medium-size telescopes for multi-band photometric observations, this project intends to adopt O-C method and other analytical methods to discover the RR Lyrae stars' companion objects with different mass range, determine the orbital parameters, and obtain the proportion of the RR Lyrae stars in binary systems. We also try to compare RR Lyrae stars with other horizontal branch stars to understand their different environments and evolution process, which can make some useful reference to evolution theory. The implementation of our project provides new research directions. Its completion would solve some key issues in the field of RR Lyrae stars, and improve our understanding on the nature of these stars.

天琴RR型变星是广泛存在于银河系中的一类短周期脉动变星。这类星由于其自身所存在的周光关系常常被作为标准烛光来探测银河系及邻近星系内天体的距离。然而在天琴RR型变星本身研究领域还有一个以前长期未太被关注的现象，那即是天琴RR型变星很少被发现存在于双星或多星系统中。本项目拟在前人观测和工作基础上，利用多项天文观测项目资源，再结合我国的中小口径望远镜的多波段跟踪测光观测，通过O-C方法以及其它分析方法，发现天琴RR型变星不同质量范围的伴星天体，探测其轨道参数，得出其所占的比例；并从双星角度将天琴RR型变星与其它水平分支星进行比较，了解它们所处的不同环境和所经历的不同演化过程，为恒星演化理论做出一些有益的参考。项目的实施开辟了新的研究方向，它的完成能够解决天琴RR型变星观测研究领域内的一些关键问题，从而进一步完善人们对天琴RR型变星物理特性的认识。

天琴座RR型星是一类处于水平分支的贫金属小质量脉动变星，并且广泛分布于银河系内。它们具有类似造父变星所具有的周光关系，因此经常作为重要探针来研究银河系内老年恒星化学和动力学性质以及小质量恒星演化。在这些研究中，天琴座RR型星是简单地被当成单星处理的。在实际观测中，人们也鲜有发现存在于双星系统中的天琴座RR型星。造成这一现象应该是受限于探测手段和分析方法。由此，采用合适的手段和方法来探测天琴座RR型星的潜在伴星变的十分重要。这方面的研究一方面能为相关领域研究提供参考，另一方面也能完善人们对天琴座RR型星形成和演化历程的认识。我们的研究内容和成果主要表现在两个方面：第一，积累了几十颗有价值的研究样本，并从中针对性地选取了十余颗最有价值的对象进行了着重研究。从对不同个体的研究中，我们以小见大，提出了伴星在水平分支星演化中扮演了十分重要的作用。第二，利用我国的天文大科学仪器LAMOST所提供的海量光谱数据，对天琴座RR型星的恒星大气参数进行了统计，发现了有效温度异常现象，并指出该现象与双星性质有关。我们的相关工作引起了本领域研究学者的关注，改变和丰富了人们对天琴座RR型星的认识。在未来利用天琴座RR型星做为探针的研究中，人们必须要考虑潜在伴星在分析中所产生的可能影响。此外，基于LAMOST光谱数据，我们发现了天琴座RR型星金属丰度分布规律和部分目标存在有效温度异常现象，这些对完善人们对该类变星性质的认识有着重要作用。