[论文解读] The ionization mechanism of the extended gas in high redshift radio galaxies:shocks or AGN photoionization?

M. Villar-Martı́n, C. N. Tadhunter+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 7

一句话总结

本研究通过将高红移射电星系中扩展电离气体的紫外谱线线比与激波和AGN光致电离模型进行比较，探讨了其电离机制。研究发现，具有更硬电离连续谱（幂律指数α = -1.0）或低金属度气体（α = -1.5）的模型最符合观测数据，表明电离连续谱可能随射电光度或红移增加而变硬，或存在早期化学演化，这挑战了标准α = -1.5模型。

ABSTRACT

We have compared the UV line ratios of a sample of very high redshift radio galaxies with shock and AGN photoionization models, with the goal of determining the balance between jet-induced shocks and AGN illumination in the extended emission line regions. We find that the UV line ratios cannot be explained in terms of photoionization of solar abundance gas by the classical power law of index $α=$-1.5, which successfully reproduces the general trends defined by the optical line ratios of low redshift radio galaxies. Pure shock models also provide a poor fit to the data. However, photoionization by a power law of index -1.0 provides an excellent fit to the UV line ratios. This suggests that the ionizing continuum spectral shape may depend on radio luminosity and/or redshift, such that it becomes harder as the radio power and/or redshift increase. However, an alternative possibility is that we are seeing the first signs of chemical evolution in these objects, since a power-law of index -1.5 with low metallicity also provides a good fit to the data. We further show that the UV line ratios provide a sensitive test of the ionization mechanism for the lower ionization conditions prevalent in some low redshift jet-cloud interaction candidates.

研究动机与目标

• 确定在高红移射电星系中，扩展气体的电离是由激波还是AGN光致电离主导。
• 检验标准光致电离模型（α = -1.5）在解释这些系统中紫外谱线线比时的有效性。
• 评估电离连续谱是否随射电光度或红移增加而变硬。
• 评估化学演化在塑造观测到的电离条件中的作用。

提出的方法

• 将高红移射电星系的紫外谱线线比观测结果与激波和AGN光致电离的理论模型进行比较。
• 使用不同谱指数（α = -1.5，-1.0）和金属度（太阳值，低）的光致电离模型拟合数据。
• 应用标准光致电离代码，模拟不同电离连续谱形状下的电离结构。
• 通过[Ne V]/[Ne III]和[O III]/[O II]等谱线线比诊断方法，区分不同电离机制。
• 利用高红移射电星系样本的紫外发射线数据约束模型参数。
• 通过统计比较和诊断图示评估模型拟合优度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高红移射电星系中，哪种电离机制——激波或AGN光致电离——最能解释紫外谱线线比？
• RQ2 这些系统中的电离连续谱是否具有比标准α = -1.5更硬的谱指数（α ≈ -1.0）？
• RQ3 低金属度气体（α = -1.5）是否能再现观测到的紫外谱线线比，暗示早期化学演化？
• RQ4 在低电离环境中，紫外谱线线比诊断是否足够灵敏以区分激波与光致电离？
• RQ5 在高红移射电星系中，电离连续谱是否随射电光度或红移增加而变硬？

主要发现

• 幂律电离连续谱（谱指数α = -1.0）能极好地拟合观测到的紫外谱线线比，表明其电离谱比标准α = -1.5更硬。
• 纯激波模型无法再现观测到的紫外谱线线比，表明激波不太可能是主导电离机制。
• 低金属度气体（α = -1.5）也能很好地拟合数据，暗示早期化学演化可能在起作用。
• 紫外谱线线比对电离条件高度敏感，是区分不同电离机制的可靠诊断工具。
• 结果表明，电离连续谱的形状可能依赖于射电光度和/或红移，随其值增加而变得更硬。
• 本研究挑战了标准α = -1.5幂律在高红移射电星系中普遍适用的假设。