[논문 리뷰] The JWST UNCOVER Treasury survey: Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization

Rachel Bezanson, Ivo Labbé외 41명|arXiv (Cornell University)|2022. 12. 08.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 37

한 줄 요약

논문은 UNCOVER JWST Treasury 프로그램 설계의 개요를 제시하며, Abell 2744 주변의 초심층 NIRCam 이미징과 NIRSpec/PRISM 분광학, 데이터 공개 계획 및 예상 은하 수를 자세히 설명합니다.

ABSTRACT

In this paper we describe the survey design for the Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER) Cycle 1 \JWST Treasury program, which executed its early imaging component in November 2022. The UNCOVER survey includes ultradeep ($\sim29-30\mathrm{AB}$) imaging of $\sim$45 arcmin$^2$ on and around the well-studied Abell 2744 galaxy cluster at $z=0.308$ and will follow-up ${\sim}500$ galaxies with extremely deep low-resolution spectroscopy with the NIRSpec/PRISM during the summer of 2023, with repeat visits in summer 2024. We describe the science goals, survey design, target selection, and planned data releases. We also present and characterize the depths of the first NIRCam imaging mosaic, highlighting previously unparalleled resolved and ultradeep 2-4 micron imaging of known objects in the field. The UNCOVER primary NIRCam mosaic spans 28.8 arcmin$^2$ in seven filters (F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W) and 16.8 arcmin$^2$ in our NIRISS parallel (F115W, F150W, F200W, F356W, and F444W). To maximize early community use of the Treasury data set, we publicly release full reduced mosaics of public JWST imaging including 45 arcmin$^2$ NIRCam and 17 arcmin$^2$ NIRISS mosaics on and around the Abell 2744 cluster, including the Hubble Frontier Field primary and parallel footprints.

연구 동기 및 목표

• 최초의 은하와 우주 재전 ionization 연구를 촉진하기 위해 초심층, 렌즈 보강 JWST 관측을 연구의 동력으로 삼는다.
• 이미징 및 분광학, 영역 선택, 대상 우선순위 선정을 포함한 UNCOVER 설계를 설명한다.
• 데이터 감소, 공개 데이터 릴리스, 보조 데이터 세트를 개요하여 커뮤니티 활용을 극대화한다.

제안 방법

• 깊은 NIRCam 프리 이미징(7필터)과 NIRSpec/PRISM의 초심층 분광학을 먼저 제안하고, NIRCam에서 탐지된 고적 은하들을 대상으로 한다.
• Abell 2744의 중력 렌즈를 활용해 순수 필드 능력을 넘어서는 본래 깊이를 확보한다.
• Grizli 기반 감소(reduction)로 보정된 합성 모자이크를 만들고 PSF-일치 카탈로그를 생성한다.
• 7개의 NIRSpec MSA 마스크를 계획하고 노출 시간은 2.77~19.4시간 범위, 0.6–5.3 μm 스펙트럼 커버리지를 포함한다.
• 최종적으로 처리된 NIRCam/NIRISS 모자이크와 진화하는 데이터 산출물을 공개적으로 릴리스하여 커뮤니티의 폭넓은 활용을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 UNCOVER의 NIRCam/NIRISS 모자이크에서 기대되는 초심층 이미징 깊이가 z>6–10 은하의 탐지와 어떻게 연결되는가?
• RQ2 Abell 2744의 중력 렌즈가 intrinsically faint한 고적 은하를 탐색하는 survey의 능력을 어떻게 강화하는가?
• RQ3 UNCOVER에서 고적 후보 및 다른 대상군(먼지은하, 정상화된 은하, AGN)의 기대 수는 얼마인가?
• RQ4 UNCOVER 구성요소의 공개 데이터 릴리스(DR1, DR2, DR3)의 예정 일정과 내용은 무엇인가?

주요 결과

• UNCOVER는 주요 이미징의 약 28.8 평각분^2의 1차 이미징 영역과 NIRISS 병렬 이미지의 16.8 평각분^2에서 여러 NIRCam 필터에 걸쳐 ~30 AB mag(5σ)의 초심층 이미징 깊이에 도달합니다.
• NIRCam 프리 이미징 깊이는 F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M, F444W에서 대략 ~30 AB mag에 도달하며(일부 밴드에서 ~29 AB), 렌즈링의 도움으로 z>10의 은하를 탐지할 수 있습니다.
• NIRSpec/PRISM 분광학(0.6–5.3 μm, R~30–300)은 7개의 MSA 마스크 구성에 걸쳐 ~500–1000개의 대상에 대해 연속 파형과 발머를 측정하는 초심층 스펙트럼을 얻습니다.
• 대상 클래스의 예측 수치는 약 36개의 렌즈된 z>12 후보와 병렬 필드에서 약 9명; 6≲z≲7의 은하 약 1,500개가 두 필드에서 발견될 것으로 예상; z>1–>3의 먼지은하 및 정상화된 은하의 수가 다수 증가합니다(표 2 참조).
• 커뮤니티 활용 극대화를 위한 포괄적 데이터 릴리스 계획이 제시됩니다(DR1: 이미징 모자이크 및 렌즈 모델, DR2: 광측정 카탈로그, DR3: 감소된 PRISM 스펙트럼 및 도출 특성)