[论文解读] A new HST/Herschel deep field at the North Ecliptic Pole: preparing the way for JWST, SPICA and Euclid

S. Serjeant, V. Buat+23 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2012

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本文提出在北天赤纬极点（NEP）开展协调的多波段巡天，以建立一个深空星系遗产场，供未来空间望远镜（包括JWST、SPICA和Euclid）使用。通过将约10平方弧分的深HST紫外/光学巡天与超过100平方弧分的广域HST巡天层以及协调的赫歇尔SPIRE/PACS亚毫米波映射相结合，该巡天将实现对宇宙时空中星系演化、活动星系核尘埃辐射以及静止参考中红外特征的前所未有的研究。

ABSTRACT

We propose a co-ordinated multi-observatory survey at the North Ecliptic Pole. This field is the natural extragalactic deep field location for most space observatories (e.g. containing the deepest Planck, WISE and eROSITA data), is in the continuous viewing zones for e.g. Herschel, HST, JWST, and is a natural high-visibility field for the L2 halo orbit of SPICA with deep and wide-field legacy surveys already planned. The field is also a likely deep survey location for the forthcoming Euclid mission. It is already a multi-wavelength legacy field in its own right (e.g. AKARI, LOFAR, SCUBA-2): the outstanding and unparalleled continuous mid-IR photometric coverage in this field and nowhere else enables a wide range of galaxy evolution diagnostics unachievable in any other survey field, by spanning the wavelengths of redshifted PAH and silicate features and the peak energy output of AGN hot dust. We argue from the science needs of Euclid and JWST, and from the comparative multiwavelength depths, that the logical approach is (1) a deep (H-UDF) UV/optical tile in the NEP over ~10 square arcminutes, and (2) an overlapping wide-field UV/optical HST survey tier covering >100 square arcminutes, with co-ordinated submm SPIRE mapping up to or beyond the submm point source confusion limit over a wider area and PACS data over the shallower HST tier.

研究动机与目标

• 将北天赤纬极点确立为未来空间天文台（如JWST、SPICA和Euclid）的顶级深空星系场。
• 利用NEP在L2轨道望远镜连续观测区内的独特位置，确保长时间、不间断的观测。
• 利用该场在现有巡天中无与伦比的中红外测光覆盖（例如AKARI、WISE、赫歇尔）来诊断红移后的PAH和硅酸盐特征。
• 通过跨越这些成分在红移中的能量峰值输出，实现对星系演化和活动星系核热尘埃辐射的高保真研究。
• 通过结合深场和广域HST成像与亚毫米波映射，提出一种协调的多层巡天策略，以克服混淆极限。

提出的方法

• 在NEP区域提出一个约10平方弧分的深HST紫外/光学“超深场”（H-UDF）观测区域，以实现对星系的高灵敏度探测。
• 实施一个覆盖超过100平方弧分的重叠广域HST巡天层，以支持对星系群体的统计研究。
• 利用赫歇尔SPIRE仪器进行协调的亚毫米波观测，将NEP区域映射至或超过250、350和500 μm处的混淆极限。
• 在更广范围的HST巡天层中包含较浅的PACS亚毫米波数据，以确保广泛的波长覆盖和源检测能力。
• 整合来自AKARI、LOFAR、SCUBA-2、Planck、WISE和eROSITA的现有多波段数据，创建一个全面的遗产数据集。
• 利用NEP位于L2连续观测区内的位置，最大化未来任务（如JWST、SPICA和Euclid）的观测效率。

实验结果

研究问题

• RQ1 在北天赤纬极点如何通过协调的多波段巡天，最好地满足JWST、SPICA和Euclid的科学需求？
• RQ2 深场与广域HST成像之间应如何平衡，以最大化星系演化诊断能力？
• RQ3 现有NEP区域的中红外和亚毫米波数据在多大程度上能够实现对红移后PAH和硅酸盐特征的独特研究？
• RQ4 NEP位于L2轨道连续观测区的位置如何增强其对未来的空间天文台的价值？
• RQ5 将深HST成像与广域亚毫米波映射相结合，对源混淆和源表征有何影响？

主要发现

• 北天赤纬极点是任何星系场中中红外测光覆盖最深且最连续的区域，使其能够对红移后的PAH和硅酸盐特征进行独特的诊断。
• 该场已包含来自AKARI、LOFAR、SCUBA-2、Planck、WISE和eROSITA的遗产数据，使其本身即成为一个多波段遗产场。
• 所提出的深H-UDF区域（约10平方弧分）和广域HST层（超过100平方弧分）为星系群体研究提供了互补的深度和动态范围。
• 协调的SPIRE映射至或超过混淆极限，将能够对亚毫米波源及其演化进行稳健表征。
• NEP位于L2连续观测区的位置确保了未来任务（如JWST、SPICA和Euclid）的高观测效率。
• 深光学成像与广域亚毫米波映射的结合，使能够对宇宙时空中活动星系核热尘埃辐射进行高保真研究。