宇宙学星系形成模拟中的 BPT 图：理解高红移偏移背后的物理驱动因素

Baldwin、Philips 和 Terlevich 的 [O III]/H$\beta$ 对 [N II]/H$\alpha$ 图（以下简称 N2-BPT）长期以来被用作基于电离辐射主导源对星系进行分类的工具。近期观测表明，在 $z\sim2$ 处的星系在 N2-BPT 空间中偏离本地星系。本文中，我们进行了一系列受控数值实验以理解驱动该偏移的潜在物理过程。我们使用 CLOUDY 光致电离代码，从 SIMBA 宇宙学流体动力学星系形成模拟抽取的大样本星系中建模星云线发射，以计算 H II 区的星云线光度。我们发现，高红移处观测到的向更高 [O III]/H$\beta$ 和 [N II]/H$\alpha$ 值的偏移源于样本选择：当我们仅考虑质量最大的星系 $M_* \sim 10^{10-11} M_\odot$ 时，由于其高金属丰度，偏移自然出现。我们预测，探测更低质量星系的更深观测将揭示位于与 $z\sim 0$ 观测相当轨迹上的星系。即使考虑了样本选择效应，我们发现模拟与观测间仍存在细微不匹配。为解决此差异，我们研究了在 N2-BPT 图上改变电离参数、H II 区密度、气相丰度模式以及增强辐射场硬度的影响。我们发现，在固定 O/H 下，降低电离参数或增加星系的 N/O 比，都能使星系沿高红移星系所占据的 N2-BPT 空间中的自相似弧移动。