在高红移处仅有氮增强星系具有可探测的紫外氮发射线

在一些高红移星系中探测到明亮的紫外氮发射线表明，在相似金属丰度（$12+\log(\rm O/H)\lesssim8.0$）下，其氮氧比（$\log(\rm N/O)\gtrsim-1.0$）相较于本地值（$\log(\rm N/O)\gtrsim-1.5$）异常偏高。尽管这些“氮增强”星系的存在表明早期宇宙中存在非典型化学富集过程的迹象，但高红移（$z$）星系中氮增强的普遍程度尚不清楚。迄今为止，仅有约10个 $z>5$ 的星系进行了氮丰度测量，且它们均表明 N/O 比率升高。是所有高红移星系都表现出升高的 N/O 比率，还是我们仅仅遗漏了其氮丰度遵循本地 N/O 标度关系的“氮正常”星系？为了解决这些问题，我们计算了当前 JWST 巡天 CEERS 和 JADES 中紫外 NIII] 或 NIV] 线的探测极限，并将它们与“氮增强”和“氮正常”的 AGN 窄线区和 H II 区光致电离模型的预测进行了比较。我们发现 CEERS 只能探测到具有显著氮增强（$\log(\rm N/O)\gtrsim-0.4$）的星系，而 JADES 只能探测到相较于本地值具有中等升高 N/O 比率（$\log(\rm N/O)\gtrsim-1.0$）的星系。即使对于 JADES 中最深的曝光，“氮正常”星系在 $z>5$ 处产生的紫外氮线也太微弱而无法探测，从而使其氮丰度无法测量。我们的结果表明，现有在 $z\gtrsim5$ 处具有可测量氮丰度的星系样本是不完整的，并且偏向于具有显著升高 N/O 比率的星系。深度（$t_{\rm exp}\sim40-500\,$小时）光谱巡天对于构建完整样本以研究早期宇宙中的氮富集机制至关重要。