[논문 리뷰] 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 Brammer외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 05. 09.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 3D-HST 데이터 릴리스 v3.0을 제시하며, 17개의 궤도로 촬영된 허블 우주초심장(UDF) 관측에서 얻은 가장 깊은 near-IR 그리즘 스펙트럼과 함께, 다섯 개의 CANDELS 필드 전역에 걸쳐 고해상도 WFC3 F125W, F140W, F160W 이미지 모자이크를 제공한다. 이 릴리스는 250개 이상의 대상에 대해 오염 보정이 된 2차원 및 1차원 스펙트럼, 적색편이, 그리고 광도 카탈로그를 제공하여, z ~ 2에서의 고적색편이 은하, 휘어진 시스템, 활성은하핵(AGN)까지 F140W = 27까지 정밀한 연구를 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 17개의 궤도로 WFC3/G141 데이터를 활용해, 허블 우주초심장(UDF)을 대상으로 우주에서 확보한 바 가장 깊은 near-IR 그리즘 스펙트럼을 제공하는 것.
• 2′×2′ UDF 영역 내 250개 이상의 대상에 대해 고정밀도, 오염 보정이 된 2차원 및 1차원 스펙트럼, 적색편이를 제공하는 것.
• 모든 다섯 개의 3D-HST/CANDELS 필드에 걸쳐 감도 향상된 WFC3 F125W, F140W, F160W 이미지 모자이크를 통합하여, CANDELS 표준에 맞춰 정렬된 데이터를 제공하는 것.
• 다양한 파장대역의 광도 카탈로그, 광학적 적색편이 및 항성 집단 파rameters를 제공함으로써, 희미한 그리즘 스펙트럼의 해석을 지원하는 것.
• 최적화된 공개 데이터 제품과 상호작용 가능한 도구를 통해 연구자들이 고적색편이 은하, 휘어진 시스템, AGN를 연구할 수 있도록 지원하는 것.

제안 방법

• UDF에서 3D-HST WFC3/G141 그리즘 데이터 8개의 궤도와 CANDELS 초신성 관측 데이터 9개의 궤도를 결합하여 총 17개의 궤도 깊이를 확보한 것.
• 겹치는 소스와 파장에 따라 달라지는 PSF 영향을 고려해, 상호갈림된 2차원 그릭스 스펙트럼을 모델링하고 피팅하기 위한 독자적인 소프트웨어를 개발한 것.
• 전체 2차원 소스 모델링과 제거를 수행하여 개별 스펙트럼을 분리하고, 정확한 1차원 스펙트럼 추출 및 적색편이 측정을 가능하게 한 것.
• 3D-HST, CANDELS, 초기 공개 과학 프로그램 및 기록 자료(예: HUDF)의 WFC3 이미징 데이터를 감도 향상된 깊은 모자이크로 감도 향상된 통합 처리하여 일관된 천체도 및 픽셀 해상도를 확보한 것.
• 모든 3D-HST 모자이크를 CANDELS 표준에 맞춰 정렬하여 원활한 교차 식별 및 광도 일치를 보장한 것.
• 상호작용 가능한 웹 도구를 개발하여, 썸네일과 스펙트럼이 포함된 HTML 카탈로그, UDF 및 기타 필드를 탐색할 수 있는 Google Maps 스타일의 이미지 브라우저를 제공한 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 F140W = 27까지의 희미한 은하 중 허블 우주초심장에서 가장 어두운 은하들의 적색편이와 스펙트럼 특성은 무엇인가요?
• RQ2 고적색편이 은하(z ~ 2)의 2차원 및 1차원 그릭스 스펙트럼은 휘어진 시스템에서의 흡수 피크와 성간 은하에서의 방출선을 어떻게 드러내나요?
• RQ3 고도화된 2차원 모델링 기법을 사용할 경우, 슬릿이 없는 분광법에서 이웃 소스의 오염을 어느 정도 줄일 수 있나요?
• RQ4 3D-HST/CANDELS 필드의 깊은 WFC3 모자이크는 깊이, 다이나믹 레인지, 광도 정확도 측면에서 기존 CANDELS 데이터와 비교해 어떻게 다릅니까?
• RQ5 다양한 파장대역의 광도 측정은 그릭스 데이터에서 유도된 광학적 적색편이나 항성 집단 파rameters의 신뢰성에 어떤 영향을 미치나요?

주요 결과

• 3D-HST v3.0 릴리스는 현재까지 우주에서 확보한 바 가장 깊은 near-IR 그릭스 스펙트럼을 제공하며, 허블 우주초심장에서 17개의 궤도 통합을 달성하였다.
• 2′×2′ UDF 영역 내 250개 이상의 대상이 오염 보정된 2차원 및 1차원 스펙트럼과 신뢰할 수 있는 적색편이 측정을 통해 분석되었으며, 1각분당 60개 이상의 스펙트럼 밀도를 확보하였다.
• 스펙트럼은 F140W = 26–27 수준의 매우 희미한 은하에서 방출선을, z ~ 2에서 휘어진 은하에서는 흡수 피크를 확인하여 깊은 그릭스 분광법의 강력한 능력을 입증하였다.
• 모든 다섯 개의 3D-HST/CANDELS 필드에 대해 감도 향상된 WFC3 F125W, F140W, F160W 모자이크가 통합되어 제공되었으며, 천체도 및 픽셀 해상도가 CANDELS 표준에 맞춰 정렬되어 직접적인 교차 식별이 가능하다.
• 상호작용 가능한 도구를 통해 UDF 및 기타 필드를 탐색할 수 있는 HTML 카탈로그(썸네일 및 스펙트럼 포함)와 Google Maps 스타일의 이미지 브라우저가 함께 제공되었다.
• 광학적 적색편이 및 항성 집단 파rameters를 포함한 광도 카탈로그는 v3.1에서 공개 예정이며, 이미징 및 분광 데이터와 동일한 감도 향상 및 교정 표준을 따를 예정이다.