解析 $z=2.76$ 处 Wolf-Rayet 星系星际介质

我们报告了对 $z=2.76$ 处恒星形成星系 MACSJ1149-WR1 的 JWST/NIRSpec 观测。我们首次在 $z>1$ 的单个星系中可靠地探测到两条对温度敏感的极光线 [SIII]6312（7.4$\sigma$）和 [OII]7320+7331 双线（10$\sigma$），并初步探测到 [NII]5755（2.3$\sigma$）。我们对其星际介质（ISM）进行了详细分析，推导了热电离区的电子温度、多种重元素丰度（O/H、N/O、S/O 和 Ar/O）以及温电离区的中性气体比例。MACSJ1149-WR1 在 HeII 4686 波长处展现出宽特征，由一个宽（$\sim1000$km/s）、蓝移（$\sim-110$km/s）的谱线分量组成。结合其轻度升高的 N/O 丰度，我们得出结论：MACSJ1149-WR1 正在经历年轻的星暴（$<10$Myr），可能包含大量 Wolf-Rayet 星。其所有光谱特征均不支持 AGN 的存在，包括：$(i)$ 氢复合线缺乏宽分量和速度偏移，$(ii)$ [FeII]${\rm 1.257 \mu m}$/Pa$\beta$ 比值较低，$(iii)$ 缺乏高电离线。我们使用 HeI 谱线的分析揭示了更高的电子温度和更高的衰减值，表明 HeI 可能探测了比 HI 更小的空间尺度，推测为上述 Wolf-Rayet 星主导的区域。由不同 HeI 线推导的恒星形成率与由氢复合线推导的结果基本一致。因此，我们提倡在 JWST 时代 HeI 可以作为多相 ISM 的极佳独立探针。