[논문 리뷰] JADES NIRSpec Initial Data Release for the Hubble Ultra Deep Field: Redshifts and Line Fluxes of Distant Galaxies from the Deepest JWST Cycle 1 NIRSpec Multi-Object Spectroscopy

Andrew J. Bunker, Alex J. Cameron외 64명|arXiv (Cornell University)|2023. 06. 04.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 39

한 줄 요약

본 논문은 HUDF에서의 가장 깊은 JWST/NIRSpec MOS 스펙트럼을 제시하며, 178개의 은하에 대한 적색편향(z) 측정(최대 z=13.2)과 253개의 대상에서 방출선 목록을 제공하고 공개 데이터 릴리스를 제공합니다.

ABSTRACT

We describe the NIRSpec component of the JWST Deep Extragalactic Survey (JADES), and provide deep spectroscopy of 253 sources targeted with the NIRSpec micro-shutter assembly in the Hubble Ultra Deep Field and surrounding GOODS-South. The multi-object spectra presented here are the deepest so far obtained with JWST, amounting to up to 28 hours in the low-dispersion ($R\sim 30-300$) prism, and up to 7 hours in each of the three medium-resolution $R\approx 1000$ gratings and one high-dispersion grating, G395H ($R\approx2700$). Our low-dispersion and medium-dispersion spectra cover the wavelength range $0.6-5.3μ$m. We describe the selection of the spectroscopic targets, the strategy for the allocation of targets to micro-shutters, and the design of the observations. We present the public release of the reduced 2D and 1D spectra, and a description of the reduction and calibration process. We measure spectroscopic redshifts for 178 of the objects targeted extending up to $z=13.2$. We present a catalog of all emission lines detected at $S/N>5$, and our redshift determinations for the targets. Combined with the first JADES NIRCam data release, these public JADES spectroscopic and imaging datasets provide a new foundation for discoveries of the infrared universe by the worldwide scientific community.

연구 동기 및 목표

• HUDF와 주변 GOODS-South 구역에서의 NIRSpec MOS 관측을 기술한다.
• 깊은 분광 데이터와 축소된 2D/1D 스펙트럼의 공개 릴리스를 제공한다.
• 대상 천체의 분광 적색편향을 측정하고 방출선 플럭스를 모은다.
• 대상 선택, MSA 할당, 데이터 감소/보정 절차를 개요한다.

제안 방법

• 0.6–5.3 μm 범위에서 프리즘(R~30-300)과 중해상도/고해상도 격자(R~1000, ~2700)를 사용한 NIRSpec MOS.
• MSA 셔터 내 고우선 커버리지를 최대화하기 위해 eMPT 소프트웨어로 대상 할당.
• 노출 시간을 최대화하고 탐지기 결함을 감소시키기 위해 세 차례의 디더 포인팅을 계획.
• 스펙트럼을 감소시키고 보정하여 공개용 2D 및 1D 데이터 프로덕트를 생성.
• 저해상도 및 중해상도 데이터로부터 두드러진 방출선의 적색편향과 플럭스를 도출.

Figure 1: Overlay of target shutter positions onto the images, with the illuminated shutter regions outlined ( $0\aas@@fstack{\prime\prime}46\times 0\aas@@fstack{\prime\prime}20$ ). The first 63 targets sorted by NIRSpec ID number (IDs 2333–7762) are shown here, starting at the top left, with the ot

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HUDF/GOODS-South에서 JADES NIRSpec MOS 관측으로 탐색된 분광 적색편향(z)의 범위는 어디인가?
• RQ2 타깃 은하들에서 S/N > 5로 검출된 방출선 플럭스는 어떻게 되는가?
• RQ3 고적색편향 및 희귀 천체 커버리지를 최대화하는 대상 선택과 MSA 할당 전략의 효과는 어느 정도인가?
• RQ4 사이클 1으로 얻은 가장 깊은 NIRSpec 스펙트럼의 특징(노출 시간, 해상도 등)과 그것의 과학적 잠재력은 무엇인가?
• RQ5 축소된 데이터와 적색편향/라인 카탈로그를 JWST/NIRCam 이미징과 함께 향후 연구에 어떻게 활용할 수 있는가?

주요 결과

• NIRSpec MSA로 관찰된 253개 대상의 축소된 2D 및 1D 스펙트럼의 공개 릴리스.
• 적색편향은 178개 대상에서 측정되며, z = 13.2까지 확장된다.
• 관측 대상에서 S/N > 5로 검출된 모든 선을 포함하는 방출선 카탈로그.
• 저분산 프리즘에서 최대 28시간, 중/고분산 격자당 최대 7시간의 분광 데이터.
• 세 가지 축의 MSA 관찰 전략과 세 차례의 디더 포인팅은 노출을 최대화하고 스펙트럴 중첩과 결함을 최소화한다.
• 대상은 z>8.5에서 1.5<z<5.7까지 샘플링하도록 우선순위를 두어 Reionization 시대에서 Cosmic Noon까지의 탐사를 가능하게 했다.

Figure 2: The field layout of the NIRSpec Deep-HST observations presented in this paper. The green rectange is the region covered by the original HST /ACS Hubble Ultra Deep Field. The red rectangle is the smaller area covered in the Ultra Deep HST /WFC 3 imaging. The background image is the NIRCam F