金属污染的Population III星系及其发现方法

即使在JWST下，观测Population III（以下简称PopIII）星系——第一代恒星的宿主——仍具有挑战性。目前少数候选者通过显著的HeII发射和缺乏金属线的组合识别，这是金属自由系统的著名但极短暂的特征。为了增加JWST观测中的候选数量，我们对PopIII星系的发射演化进行精确建模。为实现此目标，我们采用在局部校准的星系形成模型，自洫地跟踪由第一代恒星启动的星形成和化学演化。我们发现，PopIII星系在其``自污染''阶段可发射金属线，而星系仅含金属自由恒星但气体已被第一代超新星化学富集。在此阶段，PopIII星系的[OIII]/Hβ ≈ 1，这为更易检测的源头拓宽了候选池。我们预测PopIII星系的高HeII发射可持续约20万年，并在``混合''阶段（PopIII和PopII恒星共存于宿主星系中）部分得以维持。我们提出了涉及紫外金属线的新型诊断，以选择high-z JWST调查中的PopIII候选者。在JADES中，我们识别出9个其 stellar质量中超过25%为金属自由恒星的候选星系，展示了该方法的有效性。最终，发现PopIII星系的关键可能是抓住它们第一次化学富集的时刻。