[논문 리뷰] Abundance determinations in HII regions: model fitting versus Te-method

L. S. Pilyugin|ArXiv.org|2002. 11. 14.

Atmospheric Ozone and Climate참고 문헌 22인용 수 40

한 줄 요약

이 논문은 고금속도 H II 영역에서 고전적인 T_e 방법이 모델 피팅보다 더 정확한 산소 함량을 제공한다고 주장한다. 태양계 근처의 간섭계 산소 O I λ1356 흡수선으로 정밀하게 측정된 간성간 산소 함량을 기준으로 삼아서이다. T_e 방법으로 유도된 함량과 간성간 값 사이의 뚜렷한 일치는 이중 온도 모델의 타당성과 T_e 방법의 신뢰성을 뒷받침하며, 강선 함량 보정법이 이론적 광이온화 모델이 아닌 T_e로 유도된 함량에 기반해야 한다고 결론을 내린다.

ABSTRACT

The discrepancy between the oxygen abundances in high-metallicity HII regions determined through the Te-method (and/or through the corresponding "strong lines - oxygen abundance" calibration) and that determined through the model fitting (and/or through the corresponding "strong lines - oxygen abundance" calibration) is discussed. It is suggested to use the interstellar oxygen abundance in the solar vicinity, derived with very high precision from the high-resolution observations of the weak interstellar absorption lines towards the stars, as a "Rosetta stone" to verify the validity of the oxygen abundances derived in HII regions with the Te-method at high abundances. The agreement between the value of the oxygen abundance at the solar galactocentric distance traced by the abundances derived in HII regions through the Te-method and that derived from the interstellar absorption lines towards the stars is strong evidence in favor of that i) the two-zone model for Te seems to be a realistic interpretation of the temperature structure within HII regions, and ii) the classic Te-method provides accurate oxygen abundances in HII regions. It has been concluded that the "strong lines - oxygen abundance" calibrations must be based on the HII regions with the oxygen abundances derived with the Te-method but not on the existing grids of the models for HII regions.

연구 동기 및 목표

• 고금속도 H II 영역에서 T_e 방법으로 유도된 산소 함량과 모델 피팅 간의 괴리 문제를 해결하기 위해.
• T_e-유도 함량을 기반으로 한 경험적 보정법과 광이온화 모델 기반 이론적 보정법을 비교하여 강선 함량 보정법의 신뢰성을 평가하기 위해.
• 태양계 궤도 거리에서 정밀하게 측정된 간성간 산소 함량을 기준으로 하여 H II 영역의 함량 측정을 검증하기 위해.
• 고금속도에서 고전적인 T_e 방법이 모델 피팅보다 더 정확한 산소 함량을 제공하는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 이 연구는 항성 향한 고해상도 O I λ1356 흡수선으로부터 도출된 간성간 산소 함량을 고정밀 기준으로 사용한다.
• 태양계 궤도 거리에서 H II 영역의 T_e-방법로 유도된 산소 함량을 간성간 값과 비교한다.
• T_e-방법과 간성간 함량 측정 간의 일관성을 평가하며, 후자를 '로제타 돌기'로 간주하여 검증한다.
• 두 종류의 강선 보정법을 대조한다: T_e-유도 함량을 기반으로 한 경험적 보정법과 광이온화 모델 격자 기반 이론적 보정법.
• 오리온 성운에서 금속선과 허용선 간의 함량 측정 괴리 분석을 통해 체계적 불확실성을 평가한다.
• 이중 온도 모델은 간성간 기준과의 일관성에 기반하여 H II 영역의 내부 온도 구조를 현실적으로 묘사한다고 결론 내린다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고금속도 H II 영역에서 고전적인 T_e 방법이 모델 피팅에 비해 정확한 산소 함량을 제공하는가?
• RQ2 T_e-유도 함량을 기반으로 한 강선 함량 보정법과 광이온화 모델 격자 기반 이론적 보정법은 어떻게 비교되는가?
• RQ3 O I λ1356 흡수선으로 유도된 간성간 산소 함량은 H II 영역 함량 측정의 타당한 기준이 되는가?
• RQ4 오리온 성운에서 금속선과 허용선으로부터 도출된 산소 함량 간 괴리의 근본 원인은 무엇인가?
• RQ5 왜 이론적 보정법은 고금속도에서 경험적 보정법과 충돌하는가?

주요 결과

• 고해상도 O I λ1356 흡수선을 통해 태양계 근처에서 유도된 간성간 산소 함량은 12 + log(O/H) = 8.50으로, 정밀한 기준이 된다.
• 태양계 궤도 거리에서 H II 영역의 T_e-방법로 유도된 산소 함량은 간성간 값과 일치하며, T_e 방법의 신뢰성을 뒷받침한다.
• H II 영역에 대한 이중 온도 모델은 내부 온도 구조를 현실적으로 묘사하는 것으로 검증된다.
• 고금속도에서 T_e-방법과 모델 피팅 간의 괴리는 광이온화 모델 격자를 기반으로 한 이론적 보정법이 덜 정확하다는 것을 시사한다.
• 고전적인 T_e 방법은 약 0.1 dex의 잠재적 불확실성을 가질 수 있지만, 모델 피팅보다 더 정확하다.
• T_e-유도 함량을 기반으로 한 경험적 보정법은 특히 고금속도에서 광이온화 모델 격자를 기반으로 한 이론적 보정법보다 더 신뢰할 수 있다.