探究 GHZ2 在 $z=12.3$ 处的致 ionising 来源及其复杂星际介质

准确表征宇宙黎明时期星系的物理性质是理解 z$\gtrsim$10 处 UV 亮星系高丰度的关键。我们利用 GHZ2 的深层 NIRSpec PRISM 观测数据，约束其致 ionising 来源及星际介质 (ISM) 的性质。这座亮、紧凑且高度致 ionising 的星系在浅层观测中检测到显著的 N IV、C IV、He II、O III、C III、O II 和 Ne III 发射特征，并确认 N III] $\lambda 1750$ 多重线的检测，给出 N/O 比率的严格约束，发现其约为太阳值的 2 倍。我们还检测到 Mg II $\lambda 2800$、[Fe IV] $\lambda 2833$ 和 Si II $\lambda 1812$ 双线、H8+HeI $\lambda\lambda 3889$ 共振线以及 Si IV+O IV] $\lambda\lambda 1400$ 吸收复合物。仅在首次观测时检测到 O III $\lambda 3133$ 荧光线，暗示其在 19 天的徘徊时间尺度内呈现波动，强烈提示活动星核的存在。将 NIRSpec 数据集与来自 MIRI 和 ALMA 的现有光学和远红外约束相结合，我们发现 GHZ2 的辐射谱无法被单一密度光谱-光度模型所解释。使用 HOMERUN 代码进行的多区光谱-光度建模显示，星际介质中必须存在强分层的星际介质，其中低/中密度气体与高密度区域 (对数($n_e$/cm$^{-3})$\gtrsim$ 4) 共存。GHZ2 的辐射景观与要么星际形成加上 AGN 场景，要么星际形成发生在辐射-和物质限制区域的场景相符。纯粹的辐射限制恒星模型无法再现观察到的 He II 辐射，因而必须有额外的硬致 ionising 成分。