铁谱线在原恒星喷流中的诊断潜力

我们研究了铁谱线在追踪前主序星驱动喷流中激波激发气体物理条件方面的诊断能力。我们分析了由前主序星 ESO-Halpha 574 和 Par-Lup 3-4 驱动的两股喷流的 300-2500 nm X-shooter 光谱。这两条光谱在整个光谱范围内都富含 [FeII] 谱线；此外，在 ESO-H\alpha 574 的光谱中还探测到了 [FeIII] 谱线。利用非局部热动平衡 (NLTE) 代码以及电离平衡代码，推导出了电子温度、密度和分数电离度等气体激发条件。通过将铁谱线的发射率与 [OI] 630 nm 的发射率进行比较，得出了气相铁丰度。[FeII] 谱线表明，ESO-Halpha 574 喷流平均而言比 Par-Lup 3-4 喷流更冷 ($T_e = 9000$ K)、密度更低 ($n_e = 2 \times 10^4$ cm$^{-3}$) 且电离度更高 ($x_e = 0.7$)（Par-Lup 3-4 喷流参数为 $T_e = 13000$ K, $n_e = 6 \times 10^4$ cm$^{-3}$, $x_e < 0.4$），尽管 [FeIII] 和 [FeII] 紫外谱线探测到了更高密度的成分 ($n_e = 2 \times 10^5$ cm$^{-3}$)。理论模型表明，ESO-Halpha 574 中的激波速度更快，且可能比 Par-Lup 3-4 中的激波更具能量。后一特征得到了 ESO-Halpha 574 中测得的高比例气相铁的证实（为其太阳丰度的 50-60%，而 Par-Lup 3-4 中不到 30%），这证明 ESO-Halpha 574 的激波足够强大，能够部分摧毁喷流内部的尘埃。这项工作表明，多谱线铁分析可以有效地用于探测喷流中气体的激发和电离条件，而无需对离子丰度做任何假设。诊断的主要局限性在于原子数据存在较大的不确定性，但这可以通过涉及许多谱线的统计方法来克服。