高红移类星体的金属丰度与远红外光度

我们展示了一项探索性研究的结果，该研究针对34个红移范围 $2.2 < z < 4.6$、远红外光度 $L_{\rm FIR}$ 从 $10^{13.4}$ 到 $10^{12.1} L_\odot$ 的类星体的宽线区金属丰度。按 $L_{\rm FIR}$ 排序的类星体样本可能代表一个演化序列，前提是类星体宿主中的恒星形成率在类星体寿命期间普遍下降。我们利用斯隆数字巡天的静止系紫外光谱，构建了按 $L_{\rm FIR}$ 排序的三个复合光谱，在扣除名义上的类星体远红外贡献后，对应的平均恒星形成率分别为 $4980$、$2130$ 和 $340\ M_\odot\ {\rm yr}^{-1}$。测得的 N V $\lambda$ 1240/C IV $\lambda$ 1550 和 Si IV $\lambda$ 1397+O IV] $\lambda$ 1402/C IV $\lambda$ 1550 发射线比值表明，所有三个复合光谱的宽线区金属丰度均超过太阳丰度，且未发现与恒星形成率存在趋势的证据。正式推导出的金属丰度 $Z \sim 5-9\ Z_\odot$，与在相似红移和光度下其他类星体的宽线区推导出的金属丰度相似。这些结果表明，宿主中正在进行的恒星形成并非宽线区气体金属富集的原因。相反，宽线区气体必须在可见类星体阶段之前就已经富集。这些关于类星体高金属丰度（与 $L_{\rm FIR}$ 无关）的结果，与可见亮类星体出现在宿主星系主要恒星形成和金属富集阶段之后的演化情景一致。最后，年轻的类星体（那些与近期并合或气体尘埃喷发更密切相关的类星体）可能表现出这些事件的示踪物，例如更红的连续谱斜率和更高的窄吸收线发生率。由于样本量较小的局限性，我们未发现 $L_{\rm FIR}$ 与红化或吸收线发生率之间存在关系。