[论文解读] O/H in the Local Bubble

Cristina Oliveira, J. Dupuis+2 more|CERN Bulletin|Feb 15, 2005

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 7

一句话总结

本研究利用FUSE和哈勃空间望远镜的远紫外光谱，测量了本地泡（Local Bubble）中的氧氢比（O/H），发现在四条巡天路径上，O/H比值一致为(3.45 ± 0.19) × 10⁻⁴。该结果与本地泡外部测得的O/H比值无显著差异，表明在低密度星际介质中，气相氧丰度无明显变化，暗示本地泡中约25%的氧已沉积到尘埃颗粒上。

ABSTRACT

We present new measurements of the oxygen gas-phase abundance along four sightlines probing gas inside the Local Bubble, using data obtained with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) and the Hubble Space Telecope (HST). Combining these with seven previously published N(O I) and N(H I) measurements we determine a mean O/H ratio for the Local Bubble, (O/H) = (3.45 +/- 0.19)x10^(-4) (1 sigma in the mean). Our result is virtually identical to O/H = (3.43 +/- 0.15)x10^(-4) derived from data for sightlines probing gas well outside the Local Bubble. In contrast to the D/O and D/H ratios, which seem to have different values beyond the Local Bubble, our results show that the O/H ratio is constant and single-valued both inside and outside the Local Bubble, for low density sightlines, with column densities up to log N (H) ~ 21. In addition, the similarity of the two values above suggests that the net effect of the uncertain O I f-values in the FUSE bandpass is not significant. Taking into account the latest determinations of the Solar abundance of oxygen, our result implies that ~25% of the oxygen in the Local Bubble is depleted onto dust grains. The similarity of the value for O/H along low average density sightlines in the Local Bubble with that of denser sightlines beyond may permit a limit on the diluting effects of infalling low metallicity gas.

研究动机与目标

• 利用高分辨率远紫外光谱，测定本地泡中的气相氧氢比（O/H）。
• 评估本地泡与周围星际介质之间O/H比值是否存在差异，特别是在低密度环境中的差异。
• 评估FUSE波段内氧跃迁振子强度（f-values）的不确定性对O/H测定的影响。
• 结合测得的O/H比值与更新后的太阳氧丰度，估算本地泡中沉积到尘埃颗粒上的氧的比例。
• 通过对比内部与外部测量结果，约束吸积的低金属丰度气体对观测到的O/H比值的影响。

提出的方法

• 利用FUSE和哈勃空间望远镜（HST）STIS仪器的观测，测量了四条穿过本地泡的巡天路径上中性氧（O I）和中性氢（H I）的柱密度。
• 采用三种独立方法（视光学深度法AOD、生长曲线法COG、轮廓拟合法PF）推导O I柱密度，最终结果根据一致性与不确定性选择。
• O/H比值通过O I与H I柱密度的对数比值计算，不确定性由各独立测量值传播得到。
• 该分析结合了新的FUSE数据与七项先前发表的O I和H I测量结果，计算出本地泡的平均O/H比值。
• 通过与外部测量结果比较，评估了FUSE波段内f值不确定性可能带来的系统性影响。
• 更新了太阳氧丰度值，以估算本地泡中沉积到尘埃颗粒上的氧的比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 本地泡中的O/H比值是否与周围星际介质中测得的值有显著不同？
• RQ2 在具有不同路径长度和密度的不同巡天路径中，本地泡内部的O/H比值是否发生变化？
• RQ3 FUSE波段内O I振子强度的不确定性在多大程度上影响了推导出的O/H比值？
• RQ4 在测得的气相O/H比值与更新后的太阳丰度条件下，本地泡中有多大比例的氧沉积到了尘埃颗粒上？
• RQ5 本地泡内部与外部O/H比值的相似性是否能约束低金属丰度气体吸积对星际介质的稀释效应？

主要发现

• 本地泡的平均O/H比值为(3.45 ± 0.19) × 10⁻⁴，该结果基于四条新的FUSE和HST STIS巡天路径，结合七项先前测量结果得出。
• 该值与周围星际介质中测得的(3.43 ± 0.15) × 10⁻⁴的O/H比值在统计上无显著差异，表明气相氧丰度无明显变化。
• 本地泡内部与外部低密度巡天路径中O/H比值的恒定性表明，FUSE波段内f值的系统性不确定性对结果无显著影响。
• 基于最新的太阳氧丰度，本研究估算本地泡中约25%的氧已沉积到尘埃颗粒上。
• 本地泡内部与外部O/H比值的相似性表明，低金属丰度气体吸积对观测丰度的净效应可忽略不计，从而对这类稀释效应设定了上限。
• 在H I柱密度高达log N(H) ≈ 21的巡天路径中，O/H比值保持恒定，支持低密度星际介质中氧丰度的稳定性。