[论文解读] 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. Cameron+64 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2023

Astronomy and Astrophysical Research被引用 39

一句话总结

本文呈现了在 HUDF 中最深的 JWST/NIRSpec MOS 光谱，提供了 178 颗星系的红移（最高到 z=13.2）以及来自 253 个目标的发射线目录，伴随公开数据发布。

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.

研究动机与目标

• 描述在 HUDF 及其周围 GOODS-South 区域的 NIRSpec MOS 观测。
• 提供深层光谱数据以及已处理的 2D/1D 光谱的公开发布。
• 为目标对象测量光谱红移并汇总发射线通量。
• 概述目标选择、MSA 分配以及数据降低/校准过程。

提出的方法

• 使用 NIRSpec MOS，采用棱镜（R~30-300）及中/高分辨率光栅（R~1000，~2700），覆盖 0.6–5.3 μm。
• 通过 eMPT 软件分配目标，以在 MSA 快门内最大化高优先级覆盖。
• 计划三个抖动指向，以最大化曝光时间并降低探测器缺陷。
• 对光谱进行降噪和标定，生成公开可用的 2D 和 1D 数据产品。
• 从低/中色散数据中推导显著发射线的红移和通量。

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

实验结果

研究问题

• RQ1 JADES NIRSpec MOS 在 HUDF/GOODS-South 的光谱红移范围是多少？
• RQ2 在目标星系中检测到的发射线通量中，S/N > 5 的有哪些？
• RQ3 目标选择与 MSA 分配策略在最大化高红移与稀有对象覆盖方面的效果如何？
• RQ4 Cycle 1 获得的最深 NIRSpec 光谱的特征（曝光时间、分辨率）及其科学潜力如何？
• RQ5 如何将处理后的数据及红移/线目录与 JWST/NIRCam 成像结合用于未来研究？

主要发现

• 公开发布了使用 NIRSpec MSA 观测的 253 个对象的 reduced 2D 和 1D 光谱。
• 已为 178 个目标测得红移，最高达到 z = 13.2。
• 发射线目录包含观测源中所有检测到的 S/N > 5 的线。
• 光谱数据在低色散棱镜下达到 28 小时，在中/高色散光栅下达到每个约 7 小时。
• 三-pronged 的 MSA 观测策略与三个抖动指向最大化曝光并最小化光谱重叠与缺陷。
• 目标优先级设定为从 z>8.5 的样本到 1.5<z<5.7 的样本，以便从再电离 era 到 Cosmic Noon 的探索。

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