星系在 $z \sim 2$ 处的 [OIII]/H$\beta$ 与恒星形成率的关系

近期的巡天观测在 $z > 1$ 处发现了一个似乎普遍存在的、具有较高 [OIII]/H$\beta$ 发射线比率的星系群体，尽管这一现象的本质仍在争论中。[OIII]/H$\beta$ 线比之所以引人关注，是因为它是用于区分活动星系核（AGN）与恒星形成星系的标准诊断工具的主要组成部分，同时也是气相金属丰度指标 $O_{23}$ 和 $R_{23}$ 的组成部分。在此，我们通过对 3D-HST 巡天中红移范围 $z\sim1.4-2.2$ 的一个恒星形成星系样本进行静止系光谱中值叠加，来研究导致 [OIII]/H$\beta$ 比率升高的主要驱动因素。利用 $N = 4220$ 个恒星形成星系，我们分别按质量和恒星形成率（sSFR）进行分箱叠加数据。在校正了恒星巴耳末吸收后，我们测量了 [OIII]$\lambda5007$\AA/H$\beta$，探测下限达到 $\mathrm{M} \sim 10^{9.2} \ \mathrm{M_\odot}$ 和 sSFR $\sim 10^{-9.6} \ \mathrm{yr}^{-1}$，比此前在类似红移处的工作低了一个数量级以上。我们发现，在固定恒星质量下，$z\sim2$ 与 $z\sim0$ 处的中值比率之间存在 $0.59\pm0.05$ dex 的偏移，这与现有研究一致。然而，相对于 sSFR，$z \sim 2$ 处的叠加结果全部落在 SDSS 中值比率的 1$\sigma$ 范围内，平均偏移仅为 $-0.06\pm 0.05$。我们发现星系的激发性质与其在 $z\sim2$ 和 $z\sim0$ 处的 sSFR 都紧密相关，这种关系在过去约 100 亿年的宇宙时间内似乎大致保持不变。