JADES：利用超深JWST/NIRSpec光谱在$z\sim5.5-9.5$探测星际介质条件

我们展示了来自JADES的超深JWST/NIRSpec MSA光谱测得的26个$z\sim5.5-9.5$、$-17.0<M_{1500}<-20.4$的莱曼断裂星系样本的发射线比值。我们利用28小时深的PRISM/CLEAR与7小时深的G395M/F290LP观测，在单个$z>5.5$光谱中测量或严格限制了广泛研究的静止帧光学发射线比值，包括H$\alpha$、H$\beta$、[OII] $\lambda\lambda$3726,3729、[NeIII] $\lambda$3869、[OIII] $\lambda$4959、[OIII] $\lambda$5007、[OI] $\lambda$6300、[NII] $\lambda$6583和[SII] $\lambda\lambda$6716,6731。我们发现这些$z\sim5.5-9.5$星系的发射线比值与典型z~0–3星系相比占据明显不同的线比空间区域，反而与低红移星系的极端族群更一致。这一点由示踪星际介质（ISM）电离的[OIII]/[OII]比值最好地说明：我们观测到样本中超过一半具有[OIII]/[OII]>10。我们的高信噪比光谱显示[OII]/H$\beta$和[OIII]/[OII]等线比值存在超过一个数量级的散布，表明样本内ISM条件具有显著多样性。我们在单个星系或所有G395M/F290LP光谱的堆栈中均未发现[NII]的可靠探测。样本观测到的发射线比值通常与具有极高电离参数（log $U\sim-1.5$）以及从$\sim0.1\times Z_\odot$到高于$\sim0.3\times Z_\odot$的金属丰度范围的星系一致，表明我们探测到的是正在经历快速恒星形成期、驱动强辐射场的低金属丰度系统。这些结果凸显了深度观测在约束单个星系性质进而探测星系族群内部多样性方面的价值。