[論文レビュー] 3D-HST Data Release v3.0: Extremely Deep Spectra in the UDF and WFC3 Mosaics in the 3D-HST/CANDELS Fields

Pieter van Dokkum, Gabriel Brammer+3 more|arXiv (Cornell University)|May 9, 2013

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、3D-HST v3.0 データリリースを提示し、宇宙背景領域の超深宇宙フィールドにおける17軌道分のハッブル望遠鏡観測から得られた、これまでで最も深い近赤外線グリズムスペクトルを提供する。加えて、CANDELSの5つのフィールドにわたる高精度のWFC3 F125W、F140W、F160W画像モザイクも提供する。このリリースでは、250以上の対象について、汚染補正済みの2次元および1次元スペクトル、赤方偏移、そして赤外光度測定カタログを提供しており、F140W = 27まで、高赤方偏移銀河、z ~ 2の静止状態のシステム、および活動銀河核の精密な研究を可能にする。

ABSTRACT

3D-HST is a 248-orbit Treasury program to provide WFC3 and ACS grism spectroscopy over four extra-galactic fields (AEGIS, COSMOS, GOODS-South, and UDS), augmented with previously obtained data in GOODS-North. We present a new data release of the 3D-HST survey, version v3.0. This release follows the initial v0.5 release that accompanied the survey description paper (Brammer et al. 2012). The new v3.0 release includes the deepest near-IR HST grism spectra currently in existence, extracted from the 8-17 orbit depth observations in the Hubble Ultra Deep Field. Contamination-corrected 2D and 1D spectra, as well as derived redshifts, are made available for >250 objects in this 2'x2'field. The spectra are of extraordinary quality, and show emission features in many galaxies as faint as F140W=26-27, absorption features in quiescent galaxies at z~2, and several active galactic nuclei. In addition to these extremely deep grism data we provide reduced WFC3 F125W, F140W, and F160W image mosaics of all five 3D-HST/CANDELS fields.

研究の動機と目的

• 宇宙から取得されたこれまでで最も深い近赤外線グリズム分光法を提供すること。これは、17軌道分のWFC3/G141データを用いて、ハッブル超深宇宙フィールド（UDF）を標的とすることを目的とする。
• UDF領域の2′×2′領域に位置する250以上の対象について、高精度で汚染補正済みの2次元および1次元スペクトル、および赤方偏移を提供すること。
• 3D-HST/CANDELSの5つのフィールドにわたる、WFC3 F125W、F140W、F160Wの画像モザイクを、CANDELSの基準に合わせて統合し、公開すること。
• 複数波長の光度測定カタログ（光度赤方偏移および星族パラメータを含む）を提供することで、微弱なグリズムスペクトルの解釈を支援すること。
• 最適化された、公開可能なデータ製品およびインタラクティブツールを通じて、コミュニティが高赤方偏移銀河、静止状態のシステム、およびAGNを研究できるようにすること。

提案手法

• UDFで、3D-HSTのWFC3/G141グリズムデータを8軌道、CANDELSの超新星追跡観測データを9軌道取得し、合計17軌道の深さを達成した。
• 重ね合わせた2次元グリズムスペクトルをモデル化・フィッティングするためのカスタムで独立したソフトウェアを開発し、重複する源からの汚染および波長依存のPSF効果に対処した。
• 完全な2次元源モデリングと減算を実施し、個々のスペクトルを分離。これにより、正確な1次元スペクトル抽出と赤方偏移測定が可能になった。
• 3D-HST、CANDELS、初期リリース科学、およびアーカイブ計画（例：HUDF）のWFC3画像データを低減・合成し、一貫性のある天体位置・ピクセルスケールを持つ深さの高いモザイク画像を生成した。
• 3D-HSTのすべてのモザイクをCANDELSの基準に合わせて整列させ、シームレスなクロス識別および光度マッチングを実現した。
• インタラクティブなウェブツールを構築。HTML形式のカタログ（サムネイル画像とスペクトルを含む）と、Googleマップ風の画像ブラウザを提供し、UDFおよび他のフィールドをナビゲート可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 F140W = 27に達するハッブル超深宇宙フィールドにおける最も微弱な銀河の赤方偏移とスペクトル的性質は何か？
• RQ2 高赤方偏移銀河（z ~ 2）の2次元および1次元グリズムスペクトルは、静止状態のシステムにおける吸収ラインと、星形成銀河における発光ラインをどのように明らかにするか？
• RQ3 高度な2次元モデリング技術を用いることで、スリットレス分光法における隣接する源からの汚染は、どの程度軽減可能か？
• RQ4 3D-HST/CANDELSフィールドにおける深さの高いWFC3モザイクは、既存のCANDELSデータと比較して、深さ、ダイナミックレンジ、光度測定精度の点でどの程度優れているか？
• RQ5 複数波長の光度測定は、グリズムデータから導かれる光度赤方偏移および星族パラメータの信頼性にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 3D-HST v3.0リリースは、現在入手可能な最も深い近赤外線グリズムスペクトルを提供しており、ハッブル超深宇宙フィールドで17軌道分の積算がなされている。
• 2′×2′のUDF領域に位置する250以上の対象が、汚染補正済みの2次元および1次元スペクトル、および信頼性の高い赤方偏移を測定済みであり、1平方弧分あたり60スペクトル以上の密度に達している。
• スペクトルからは、F140W = 26–27の微弱な銀河における発光特徴と、z ~ 2における静止状態の銀河における吸収特徴が確認され、深さの高いグリズム分光法の有効性が示された。
• 5つの3D-HST/CANDELSフィールドすべてについて、WFC3 F125W、F140W、F160Wの低減・合成済みモザイクがリリースされ、CANDELSの基準に合わせて天体位置とピクセルスケールが整列済みであり、直接的なクロス識別が可能である。
• データは、インタラクティブツール（サムネイル画像とスペクトルを含むHTMLカタログ、Googleマップ風のブラウザ）によって補完されており、UDFおよび他のフィールドの探索が可能である。
• 光度測定カタログ（光度赤方偏移および星族パラメータを含む）は、v3.1リリースに向けて準備中であり、画像および分光法と同一の低減・校正基準に従う。