用于JWST高红移星系精确氧丰度测量的更新金属丰度诊断方法

近期研究表明，广泛使用的强线氧丰度指标（如O3N2、$\rm R23$和$\widehat{\rm R}$）在应用于高红移星系时存在较大不确定性。我们证明，这种精度损失主要源于在固定氧丰度下，星系在电离参数和氮丰度上具有宽广的动态范围。本文开发了通过代理量O32和N2O2显式纳入这两种效应的更新指标。我们定义了${\rm R}_{\rm u}\equiv \rm R23+\alpha_1 O32+\alpha_2 N2O2$、$\widehat{\rm R}_{\rm u}\equiv \rm \widehat{R}+\beta_1 O32+\beta_2 N2O2$和${\rm O}_{\rm u}\equiv \rm O3N2+\gamma_1 O32+\gamma_2 N2O2$，并将氧丰度校准为每个复合指标的低阶多项式。应用于具有$T_{\rm e}$方法丰度的JWST样本时，更新后的指标显著增强了与氧丰度的相关性，将调整后的决定系数从$\mathbb{R}^2\lesssim 0$（经典指标）提升至全样本的$\mathbb{R}^2\gtrsim 0.5$，在$z>2$时提升至$\sim 0.7$。残差揭示了氧丰度、强线、电离和氮富集之间映射关系的红移演化，在宇宙正午（$z\sim 2$）附近存在一个关键转折点。我们的校准为JWST时代的精确金属丰度测量提供了一条实用且基于物理的路径，并为量化早期化学增丰和反馈奠定了更坚实的基础。