z = 6.003 类星体 SDSS J2310+1855 中的电离和原子星际介质

观测 $z \gtrsim 6$ 类星体宿主星系中的星际介质（ISM）对于理解超大质量黑洞与其宿主星系的共同演化至关重要。为了探测气体的物理条件并寻找活动星系核（AGN）在 ISM 上留下的印记，我们报告了来自 $z=6.003$ 类星体 SDSS J231038.88+185519.7 的 $\rm [N\ II]_{122 \mu m}$ 和 $\rm [O\ I]_{146 \mu m}$ 谱线及其下连续谱的 ALMA 观测结果。结合之前的 $\rm [C\ II]_{158 \mu m}$ 和 $\rm [O\ III]_{88 \mu m}$ 观测，我们利用这些精细结构线的比率来探测 ISM 的性质。与其他高红移系统类似，该天体展现出的 $\rm [C\ II]_{158 \mu m}$/$\rm [O\ I]_{146 \mu m}$ 比率与在本地（极）亮红外星系中发现的最低值相当，表明与典型的本地系统相比，存在一个“更温暖”和“更致密”的气体成分。其 $\rm [O\ III]_{88 \mu m}$/$\rm [O\ I]_{146 \mu m}$ 比率低于其他本地和高红移系统，表明该类星体中电离气体的比例较小。$\rm [O\ III]_{88 \mu m}$/$\rm [N\ II]_{122 \mu m}$ 比率与本地系统相当，并表明金属丰度为 $Z/Z_{\odot}$=1.5$-$2.1。基于 $\rm [N\ II]_{122 \mu m}$ 的探测，我们估计 $\rm [C\ II]_{158 \mu m}$ 发射的 $17\%$ 与电离气体相关。$\rm [N\ II]_{122 \mu m}$ 谱线显示出与本地系统相当的“流量亏损”。$\rm [O\ I]_{146 \mu m}$ 谱线的 $\rm [O\ I]_{146 \mu m}$/FIR 比率比本地关系预期值高 $\ge 2$ 倍，表明不存在 $\rm [O\ I]_{\rm 146 \mu m}$ 亏损。J2310+1855 中较低的 $\rm [C\ II]_{158 \mu m}$/$\rm [O\ I]_{146 \mu m}$ 比率，连同较高的 $\rm [O\ I]_{146 \mu m}$/FIR 比率，揭示了其温暖致密的气体很可能是 AGN 加热 ISM 的结果。