用 JWST 追踪星际氮丰度随时间的演化
星系天体物理
2026-05-13 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们对约 660 个红移 z ~ 1-6 的星形成星系的氮/氧 (N/O) 丰度比进行了全面分析，其中位红移为 z = 3.0，基于深入的 JWST/NIRSpec 光谱数据。利用来自 MARTA 调查和大量高红移文献中 92 个星系检测到的微弱 auroral 发射线，我们采用 rest-frame 光学线直接推导氮和氧的电子温度基准丰度。我们建立了首个基于“直接”丰度测量的高红移 N/O 诊断标准，发现 N2O2 = log([NII]6585/[OII]3727,3729) 诊断器存在轻微演化，而 N2S2 = log([NII]6585/[SII]6717,6731) 诊断器则无明确演化趋势。随后我们使用“直接”丰度和强线法测量值（额外 535 个星系）考察 N/O-O/H 关系随时间的演化，发现高红移处的星系在固定 O/H 条件下 N/O 比率提高约 0.18 dex（中位偏移），且在低金属度（即 12 + log(O/H) < 8.1）处提升更为显著，偏移可达约 0.4-0.5 dex。我们考虑了包括脉动星形成、金属输运差异以及原始气体 inflow 等多种解释机制。我们的结果在基于 rest-optical 诊断和自洫框架内，目前为止最广泛确认高红移 N/O 比率升高的证据。
引用
@article{arxiv.2512.07955,
title = {Tracing nitrogen enrichment across cosmic time with JWST},
author = {E. Cataldi and F. Belfiore and M. Curti and B. Moreschini and A. Marconi and R. Maiolino and A. Feltre and M. Ginolfi and F. Mannucci and G. Cresci and X. Ji and A. Amiri and M. Arnaboldi and E. Bertola and C. Bracci and M. Ceci and A. Chakraborty and F. Cullen and Q. D'Amato and C. Kobayashi and I. Lamperti and C. Marconcini and M. Scialpi and L. Ulivi and M. V. Zanchettin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07955},
year = {2026}
}
备注
18 pages, 12 figures, A&A in press