基于 JWST/NIRSpec 对 z=2.7-6.3 星系中电离参数、电子密度与恒星形成率面密度的关联探索
星系天体物理
2023-08-02 v1
摘要
我们基于宇宙演化早期释放科学（CEERS）巡天获得的中分辨率 JWST/NIRSpec 观测，对高红移恒星形成星系电离参数（U）变化的影响因素进行统计分析。样本由 48 个光谱红移 z=2.7-6.3 的星系组成，它们在很大程度上代表这些红移处的典型恒星形成星系。利用 [SII] 6718, 6733 双线估算电子密度（n_e），并利用尘埃修正的 Ha 光度计算总电离光子率（Q）。使用按 [OIII]/[OII]（即 O32）分箱的星系复合光谱作为 U 的代理，我们确定 O32 较高的星系具有 <n_e> ~ 500 cm^-3，至少比低 O32 星系大 ~5 倍。我们未发现低 O32 与高 O32 星系间 <Q> 的显著差异。对所有可用强静止帧光学发射线的光致电离建模用于同时约束 U 和氧丰度（Z_neb）。我们发现固定 Z_neb 下 log U 有约 1.5 dex 的大范围散布。另一方面，数据表明 U 与恒星形成率面密度（Sigma_SFR）间存在高度显著的相关，其似乎在 z~1.6-6.3 红移不变，并可能延伸至 z~9.5。我们考虑金属丰度与 Sigma_SFR（或气体密度）可能影响 U 的若干途径，包括与金属丰度和气体密度相关的 n_e 和 Q 变化、电离光子的内部尘埃消光，以及气体密度对 HII 区致密团块体积填充分数和电离光子逃逸分数的影响。基于这些考量，我们得出结论：在这些红移处，气体密度在调节 U 上可能比金属丰度起更核心的作用。
引用
@article{arxiv.2303.11397,
title = {A JWST/NIRSpec Exploration of the Connection between Ionization Parameter, Electron Density, and Star-Formation-Rate Surface Density in z=2.7-6.3 Galaxies},
author = {Naveen A. Reddy and Michael W. Topping and Ryan L. Sanders and Alice E. Shapley and Gabriel Brammer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.11397},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 13 figures, 4 tables