[论文解读] Abundance determinations in HII regions: model fitting versus Te-method

L. S. Pilyugin|ArXiv.org|Nov 14, 2002

Atmospheric Ozone and Climate参考文献 22被引用 40

一句话总结

本文认为，在高金属丰度的电离氢区中，经典 T_e 方法比模型拟合能提供更精确的氧丰度，其依据是太阳邻近区域精确测量的星际 O I λ1356 吸收线丰度。T_e 方法所得丰度与星际丰度之间的一致性，支持了双温区温度模型的合理性以及 T_e 方法的可靠性，因此得出结论：强线丰度校准必须基于 T_e 方法所得丰度，而非理论光致电离模型。

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.

研究动机与目标

• 解决在高金属丰度电离氢区中，通过 T_e 方法与模型拟合得出的氧丰度之间的差异问题。
• 通过对比基于 T_e 方法所得丰度的实测校准与基于光致电离模型的理论校准，评估强线丰度校准的可靠性。
• 利用太阳邻近区域精确测量的星际氧丰度作为参考，验证电离氢区中的丰度测定结果。
• 确定在高金属度下，经典 T_e 方法与模型拟合哪一种能提供更准确的氧丰度。

提出的方法

• 本研究使用从恒星方向高分辨率 O I λ1356 吸收线得出的星际氧丰度作为高精度基准。
• 将太阳旋臂距离处通过 T_e 方法在电离氢区中得出的氧丰度与星际值进行比较。
• 评估 T_e 方法与星际丰度测量之间的一致性，将后者视为验证的“罗塞塔石碑”。
• 对比两种强线校准方法：基于 T_e 方法所得丰度的实测校准与基于光致电离模型网格的理论校准。
• 分析猎户星云中禁线与允许线丰度测定之间的差异，以评估系统性不确定度。
• 结论认为，双温区温度模型基于与星际基准的一致性，是电离氢区内部温度结构的合理描述。

实验结果

研究问题

• RQ1 与模型拟合相比，经典 T_e 方法在高金属丰度电离氢区中是否能提供准确的氧丰度？
• RQ2 基于 T_e 方法所得丰度的强线校准与基于光致电离模型网格的校准相比，表现如何？
• RQ3 从 O I λ1356 吸收线得出的星际氧丰度是否可作为验证电离氢区丰度测定的有效基准？
• RQ4 猎户星云中，由禁线与允许线得出的氧丰度差异的根源是什么？
• RQ5 为何在高金属度下，理论校准与实测校准存在冲突？

主要发现

• 从太阳邻近区域高分辨率 O I λ1356 吸收线得出的星际氧丰度为 12 + log(O/H) = 8.50，可作为精确基准。
• 在太阳旋臂距离处，通过 T_e 方法在电离氢区中得出的氧丰度与星际值一致，支持了 T_e 方法的可靠性。
• 电离氢区的双温区温度模型被验证为对其内部温度结构的合理描述。
• T_e 方法与模型拟合在高金属度下存在差异，表明基于模型网格的理论校准不够准确。
• 经典 T_e 方法得出的氧丰度潜在不确定度约为 0.1 dex，但其准确性仍优于模型拟合。
• 基于 T_e 方法所得丰度的实测校准比基于光致电离模型网格的理论校准更可靠，尤其是在高金属度下。