星系中星际介质的电离态：演化、SFR-M_star-Z 依赖性及电离光子逃逸
摘要
我们利用对电离参数敏感的谱线比 [OIII]5007/[OII]3727 和光致电离模型，对红移 z=0-3 的星系中星际介质的电离态进行了系统研究，样本包括约 140,000 个 SDSS 星系和文献中的 108 个中至高红移星系。我们证实，z=2-3 的星系显示出显著高于典型 SDSS 星形成星系的 [OIII]/[OII] 比值（高出因子 >~10），且光致电离模型揭示这些高红移星系具有 log(qion/cm s^{-1})~7.6-9.0 的电离参数，比本地星系高出约 4-10 倍。对于任意红移的星系，我们确定了 [OIII]/[OII] 比值与星系全局属性（恒星形成率 SFR、恒星质量 M_star 和金属丰度 Z）之间的相关性。我们扩展了基本金属丰度关系（FMR）并提出了基本电离关系（FIR），这是一个包含电离参数、SFR、M_star 和 Z 的四维关系。直至 z~3 的中和高红移星系遵循由本地星系定义的 FIR，这与报道的可能存在从 z~2 到 3 演化的 FMR 形成对比。我们发现，如果忽略电离参数的差异，z~2-3 的 FMR 演化似乎存在；但对于具有高电离参数的 z~3 星系平均金属丰度解，FMR 演化并不存在。有趣的是，所有两个本地莱曼连续谱发射星系（LyC leakers）都具有高 [OIII]/[OII] 比值，表明 [OIII]/[OII] 与电离光子逃逸分数（fesc）之间存在正相关，这一现象被我们的光致电离模型成功解释。由于 z~2-3 星系（尤其是莱曼阿尔法发射体 LAEs）的 [OIII]/[OII] 比值与本地 LyC leakers 相当或更高，这些高红移星系是莱曼连续谱发射天体的候选者。（摘要节选）
引用
@article{arxiv.1309.0207,
title = {Ionization State of Inter-Stellar Medium in Galaxies: Evolution, SFR-M_star-Z Dependence, and Ionizing Photon Escape},
author = {Kimihiko Nakajima and Masami Ouchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.0207},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 13 figures. Accepted for publication in MNRAS