河外星系NGC 0925中HⅡ区氧元素丰度估计研究

摘要

氧元素丰度是揭示星系化学演化的关键指针。利用光谱发射线估计氧元素丰度是最常用的方法。然而，不同方法对同一目标源氧元素丰度的估计存在显著差异，给氧元素丰度估计和星系化学演化研究带来很大的不确定性。该研究基于国家天文台2.16m望远镜对河外星系NGC0925中HⅡ区的观测数据，利用不同方法得到HⅡ区的氧元素丰度，比较并量化不同方法间的偏差程度，并借助贝叶斯统计方法探讨氧元素丰度估计中的关键发射线。观测得到的光谱发射线一共7条：[OⅡ]λ3727、[OⅢ]λ5007、[NⅡ]λ6583、[SⅡ]λλ6717,6731、Hα和Hβ，该研究采用的氧元素估计方法包括最常用的4种强线单指针法N2、O3N2、N2O2、R23和1种贝叶斯多发射线统计法NebulaBayes，其中，贝叶斯统计方法中通过调配发射线组合又得到27种估计值。研究结果表明，不同方法得到的氧元素丰度的平均值约为8.3，最大值和最小值分别为9.068和7.179。经过比较分析，发现在输入全部7条发射线时，贝叶斯方法与N2方法的氧元素丰度结果高度一致（～8.36，偏差只有0.085dex），而与R23方法（氧元素丰度的结果为8.112）的偏差最大，为0.33dex；在所有7条发射线中，[OⅡ]λ3727与[NⅡ]λ6583是氧元素估计中的关键发射线，如果缺失会导致很大的偏差（|Δ|>0.3dex），同时这两条关键发射线的缺失将失去对电离态的约束，导致贝叶斯统计中后验概率分布可能趋于极端值而使误差范围显著扩大。非关键发射线如[SⅡ]λλ6717,6731缺失仅引起的偏差很小（|Δ|≤0.1dex），此时输出的误差较小且误差的上下限相等。该研究的结果对氧元素丰度方法的精确定标提供了观测上的指示性参照，同时建议在氧元素丰度的实际测定中需要优先确保[OⅡ]λ3727与[NⅡ]λ6583光谱发射线的观测覆盖，并推荐结合贝叶斯多线统计联合约束以降低系统误差，为高精度星系化学演化建模提供方法论方面的指导。

关键词

氧元素丰度 / HⅡ区 / 光谱学观测研究 / 谱线和波段 / 恒星形成 / 个源星系(NGC 0925)