中红外恒星形成率示踪物及其金属丰度依赖的比较研究

我们基于 12.81$\mu$m [Ne II] 线、15.56$\mu$m [Ne III] 线以及 5.2 至 14.7$\mu$m 间多环芳香烃（PAHs）的发射特征，对一组中红外发射的恒星形成率示踪物进行比较研究。我们用邻近星系中 33 个河外恒星形成区在 33 GHz 的射电连续辐射热成分来校准示踪物。中红外发射特征与热 33 GHz 恒星形成率（SFR）之间的相关性显示出显著的金属丰度依赖的弥散和偏移。我们在常用 SFR 示踪物如 H$\alpha$ 和 24$\mu$m 中也发现类似的金属丰度依赖趋势。如先前研究所示，单独的 PAH 发射由于强金属丰度依赖而是较差的 SFR 示踪物：与高金属丰度区相比，低金属丰度区相对于其 SFR 显示出降低的 PAH 发射。我们构造 PAH 带、氖发射线及其各自比值的组合以最小化金属丰度趋势。最准确示踪 SFR 且金属丰度依赖最小的校准涉及 12.81$\mu$m [Ne II] 线和 15.56$\mu$m [Ne III] 线的积分强度之和，结合任意主要 PAH 特征并由尘埃连续辐射归一化。该中红外校准是测量 SFR 的有用工具，因为它对金属丰度变化最不敏感且由明亮、普遍存在的发射特征组成。詹姆斯·韦伯太空望远镜上的中红外仪器（MIRI）将探测到红移 z$\sim$1 远处星系的这些特征。我们还研究了 PAH 带比值的行为，发现减去恒星形成区周围局部背景会降低 PAH 11.3$\mu$m 与 7.7$\mu$m 发射的比值。这意味着相对于周围环境，PAH 在恒星形成区中电离程度更高。