由大质量恒星块状风逃逸的He⁺电离光子诱导的强星云HeII发射
摘要
背景：星云He II发射在本地和高红移星系中的起源仍然是一个未解之谜。已经提出了各种理论来解释它，包括由高质量X射线双星、超亮X射线源或由双星相互作用或快速旋转（v/vcrit > 0.4）的单一巨星演化产生的“剥离”He星产生的He II电离光子，激波电离，以及隐藏的活动星系核。然而，所有这些理论都有缺点，使得星云He II发射的原因不清楚。目的：我们研究了这样一个假说：负责驱动星云He II发射的光子是由单一大质量恒星和/或沃尔夫-拉叶（WR）星演化产生的，这些恒星的风由于成团而接近光学薄，从而允许大量硬电离光子逃逸。我们将恒星演化模型与星族合成和星云模型相结合，以确定通过该渠道产生星云He II的最有利情景。方法：我们使用恒星天体物理学实验模块（MESA）代码计算初始质量为10 - 150 M⊙、具有一系列初始金属丰度和旋转速率的恒星演化轨迹。然后，我们将这些轨迹与一系列定制的恒星大气处理相结合，旨在捕捉成团效应，并应用于星族合成代码“随机点亮星系”（SLUG），以产生总的电离光子预算和光谱。我们使用这些光谱作为CLOUDY计算的输入，计算在一系列星云密度和金属丰度下的星云发射。结果：我们发现，如果WR风足够成团以接近光学薄，具有广泛金属丰度和旋转速率的星族可以产生He II电离光子，其速率足以解释在He II发射星系中观测到的星云I(He II)/I(Hβ)比率 ~ 0.004 – 0.07。贫金属快速旋转星族（[Fe/H] = -2.0, v/vcrit = 0.4）即使在部分成团的风中也能达到这些He II产生水平。这些情景还产生了与He II发射体中观测到的He II、Hβ和“蓝峰”谱线等效宽度相当的谱线。只有对于均匀非成团风，我们未能找到能够产生与He II发射体观测值一样高的I(He II)/I(Hβ)值的金属丰度和恒星旋转速率组合。结论：与先前的发现相反，我们得出结论，如果单颗WR星的风足够成团，它们可以成为星云He II发射的强源。该情景还再现了在He II发射体中发现的一系列其他特性，表明通过成团WR风逃逸的硬光子是解释星云He II发射的有力候选者。