远红外谱线诊断：改进尘埃星系的N/O丰度估计

氮氧比（N/O）是星系演化的重要诊断指标，因为该比值与星系金属丰度的增长和恒星形成历史密切相关。传统的N/O比值估计依靠光学谱线完成，但可能受到消光和激发效应的影响，因此N/O比值 arguably 通过远红外（far-IR）精细结构谱线测量更佳。本文表明，[N III]57$\mu$m/[O III]52$\mu$m谱线比值（记为$N3O3$）是N/O在物理上稳健的探测量。该参数对气体温度不敏感，且仅弱依赖于电子密度。尽管它依赖于电离辐射场的硬度，我们证明通过引入[Ne III]15.5$\mu$m/[Ne II]12.8$\mu$m谱线比值可对其良好校正。我们将该方法与光致电离模型比较以验证方法并刻画其固有不确定性。随后，我们利用SOFIA/FIFI-LS获得的新观测结合可用的Herschel/PACS数据，将该方法应用于邻近星系样本，并将结果与光学N/O估计进行比较。我们发现远红外与光学推导的N/O比值之间存在系统性偏移。我们认为这很可能是因为我们的远红外方法偏向于更年轻且更致密的H II区，而光学方法偏向于较老的H II区以及弥漫电离气体。本工作为早期宇宙ISM丰度研究提供了本地模板。