Density biases and temperature relations for DESIRED H II regions

Méndez-Delgado, J. E.; Esteban, C.; García-Rojas, J.; Arellano-Córdova, K. Z.; Kreckel, K.; Gómez-Llanos, V.; Egorov, O. V.; Peimbert, M.; Orte-García, M.
Referencia bibliográfica

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Fecha de publicación:
8
2023
Número de autores
9
Número de autores del IAC
3
Número de citas
9
Número de citas referidas
4
Descripción
We present a first study based on the analysis of the DEep Spectra of Ionized REgions Data base (DESIRED). This is a compilation of 190 high signal-to-noise ratio optical spectra of $\mathrm{H\, \scriptstyle II}$ regions and other photoionized nebulae, mostly observed with 8-10 m telescopes and containing ~29 380 emission lines. We find that the electron density -ne- of the objects is underestimated when [$\mathrm{S\, \scriptstyle II}$] λ6731/λ6716 and/or [$\mathrm{O\, \scriptstyle II}$] λ3726/λ3729 are the only density indicators available. This is produced by the non-linear density dependence of the indicators in the presence of density inhomogeneities. The average underestimate is ~300 cm-3 in extragalactic $\mathrm{H\, \scriptstyle II}$ regions, introducing systematic overestimates of Te([$\mathrm{O\, \scriptstyle II}$]) and Te([$\mathrm{S\, \scriptstyle II}$]) compared to Te([$\mathrm{N\, \scriptstyle II}$]). The high-sensitivity of [$\mathrm{O\, \scriptstyle II}$] λλ7319 + 20 + 30 + 31/λλ3726 + 29 and [$\mathrm{S\, \scriptstyle II}$] λλ4069 + 76/λλ6716 + 31 to density makes them more suitable for the diagnosis of the presence of high-density clumps. If Te([$\mathrm{N\, \scriptstyle II}$]) is adopted, the density underestimate has a small impact in the ionic abundances derived from optical spectra, being limited to up to ~0.1 dex when auroral [$\mathrm{S\, \scriptstyle II}$] and/or [$\mathrm{O\, \scriptstyle II}$] lines are used. However, these density effects are critical for the analysis of infrared fine structure lines, such as those observed by the JWST in local star forming regions, implying strong underestimates of the ionic abundances. We present temperature relations between Te([$\mathrm{O\, \scriptstyle III}$]), Te([$\mathrm{Ar\, \scriptstyle III}$]), Te([$\mathrm{S\, \scriptstyle III}$]), and Te([$\mathrm{N\, \scriptstyle II}$]) for the extragalactic $\mathrm{H\, \scriptstyle II}$ regions. We confirm a non-linear dependence between Te([$\mathrm{O\, \scriptstyle III}$]) and Te([$\mathrm{N\, \scriptstyle II}$]) due to a more rapid increase of Te([$\mathrm{O\, \scriptstyle III}$]) at lower metallicities.
Proyectos relacionados
Izquierda - Imagen RGB de la nebulosa de Orión y M43 obtenida filtros estrechos con la cámara WFC en el INT: H alfa (rojo), [S II] 6716+30 (verde), [O III] 5007 (azul). Derecha - Imagen en falso color de la nebulosa planetaria NGC 6778. En azul se ve la emisión en la línea de O II tomada con el filtro sintonizable azul del instrumento OSIRIS en el GTC; en verde imagen con el filtro estrecho de [O III] del Nordic Optical Telescope (NOT).
Física de Nebulosas Ionizadas
Este proyecto mantiene dos líneas principales de investigación activas: 1) Estudio de la estructura, condiciones físicas y composición química de las nebulosas ionizadas, tanto galácticas como extragalácticas, a través del análisis detallado y modelización de sus espectros. Investigación de los gradientes de composición química a lo largo del disco
Jorge
García Rojas