远红外金属丰度诊断：在本地极亮红外星系中的应用

星系中金属的丰度是一个关键参数，它允许区分不同的星系形成和演化模型。大多数金属丰度测定基于光学谱线比。然而，光谱范围受到尘埃消光的影响，并且对于高红移天体（z > 3），光学金属丰度诊断中使用的一些谱线会移动到地面天文台无法观测到的波长。因此，我们探索了使用远红外（IR）谱线比的金属丰度诊断，这可以在这些情况下提供合适的替代方案。为了研究这些远红外谱线比，我们使用光致电离代码 CLOUDY 对星暴的发射进行了建模。对测量金属丰度最敏感的远红外谱线比是 [OIII]52$\mu$m 和 88$\mu$m 与 [NIII]57$\mu$m 的比值。我们表明，在存在 AGN 的情况下，该比值能产生稳健的金属丰度，并且对电离恒星年龄的变化不敏感。另一个对金属丰度敏感的比值是 [OIII]88$\mu$m/[NII]122$\mu$m，尽管它取决于电离参数。我们提出了各种中红外和远红外谱线比来打破这种依赖关系。最后，我们将这些远红外诊断应用于由 Herschel 和 Spitzer 观测的 19 个本地极亮红外星系（ULIRGs）样本。我们发现这些本地 ULIRGs 中的气相金属丰度在 0.7 < Z_gas/Z_sun < 1.5 范围内，对应于 8.5 < 12 + log (O/H) < 8.9。推断出的金属丰度与先前对本地 ULIRGs 的估计非常吻合，这证实了它们位于本地质量-金属丰度关系之下。