MOSDEF 巡天:$z\sim1.5-3.5$ 处的直接法金属丰度与星际介质条件

我们给出了 $z=1.7-3.6$ 处恒星形成星系的 [OIII]$\lambda$4363 探测与直接法金属丰度。我们结合 MOSFIRE Deep Evolution Field (MOSDEF) 巡天的新测量与文献源,构建了由 18 个在 $z>1$ 处具有直接法金属丰度的星系组成的样本,覆盖 $7.5<12+\log(O/H)<8.2$ 与 log(M$_*$/M$_{\odot})=7-10$。我们发现,基于高红移星系本地类比的强线校准平均上可靠地复现了 $z>1$ 样本的金属丰度。我们构建了首个纯粹基于直接法 O/H 的 $z>1$ 质量-金属丰度关系,发现其斜率与强线结果一致。在固定 M$_*$ 与 SFR 下,直接法 O/H 从 $z\sim0-2.2$ 演化不超过 $\lesssim0.1$ dex。我们采用光致电离模型来约束高红移样本中的电离参数与电离谱。需要具有超太阳 O/Fe 与大质量恒星双星演化的恒星模型来复现观测到的强线比。我们发现 $z>1$ 样本落在 $z\sim0$ 的电离参数与 O/H 关系上,表明该关系从 $z\sim0$ 到 $z\sim2$ 无演化。这些结果表明,该样本强线比相对于本地激发序列的偏移,主要由在固定星云金属丰度下比 $z\sim0$ 典型情况更硬的电离谱所驱动,这可自然由高红移下快速形成时标导致的超太阳 O/Fe 解释。鉴于我们 $z>1$ 样本的极端性质,其对 $\sim10^{10}$ M$_{\odot}$ 处代表性 $z\sim2$ 星系样本的意义尚不清楚,但与 $z>6$ 星系的相似性表明这些结论可扩展至再电离时期的星系。