[论文解读] JEMS: A deep medium-band imaging survey in the Hubble Ultra-Deep Field with JWST NIRCam & NIRISS

Christina C. Williams, Sandro Tacchella+33 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2023

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 12

一句话总结

JEMS 是首个公开的 JWST 中波段成像 survey，在 HUDF 使用多种 2–5 μm 滤镜（NIRCam 和 NIRISS），实现到 z~20 的时空分辨发射线和连续体研究，并提供面向科学的 mosaics 数据发布。

ABSTRACT

We present JEMS (JWST Extragalactic Medium-band Survey), the first public medium-band imaging survey carried out using JWST/NIRCam and NIRISS. These observations use $\sim2μ$m and $\sim4μ$m medium-band filters (NIRCam F182M, F210M, F430M, F460M, F480M; and NIRISS F430M & F480M in parallel) over 15.6 square arcminutes in the Hubble Ultra Deep Field (UDF), thereby building on the deepest multi-wavelength public datasets available anywhere on the sky. We describe our science goals, survey design, NIRCam and NIRISS image reduction methods, and describe our first data release of the science-ready mosaics. Our chosen filters create a JWST imaging survey in the UDF that enables novel analysis of a range of spectral features potentially across the redshift range of $0.31$ magnitude) across redshifts $1.5

研究动机与目标

• 在 JWST 下设计并推动一项中波段成像 survey，以在广泛的红移范围（0.3 < z < 20）采样 SED 特征和发射线。
• 利用五个中波段滤镜打破星系性质的简并性，改进光度红移和线通量估计。
• 在 HUDF 提供深度、 高分辨率、具有空间分辨的发射线信息（如 Hα、Paα、[O III]+Hβ），并与辅助数据进行健壮比较。

提出的方法

• 使用五个 JWST/NIRCam 中波段滤镜（F182M、F210M、F430M、F460M、F480M）以及平行观测的 NIRISS F430M & F480M，在 HUDF 覆盖 ~15.6 arcmin^2。
• 进行深积分观测（2 μm 与 4 μm 波段）总计约 15.5 小时科学暴露时间，覆盖各滤镜；包含协调观测的 NIRISS 平行以将 4 μm 覆盖延展约 50%。
• 使用标准数据处理流程（Stage 1–3）并结合针对 1/f 噪声、云雾条、背景建模以及与 Gaia 支撑的 HST 目录的天赤对准的自定义校正。
• 在堆叠和各滤镜马赛克上执行源检测；在 0.3” 窗/圈内进行强制测光并通过隨机圈来估计不确定性，以包含像素协方差。
• 提供科学就绪的马赛克并公开 Reduction、Calibration Context 与数据产品供公众使用。

实验结果

研究问题

• RQ1 JWST 中波段成像在 0.3 < z < 20 的范围内如何有效采样关键光谱特征？
• RQ2 中波段颜色是否能高效识别强发射线星系并约束高红移时的线通量？
• RQ3 在 HUDF 的 JWST 中波段 survey 的深度、源计数和光度学表现如何？
• RQ4 中波段光度测量如何补充同一区域的广域带 JWST 调查和光谱程序？

主要发现

• 在堆叠的 NIRCam 成像中检测到 10,686 个对象；在单个滤镜（F182M、F210M、F430M、F460M、F480M）下各有 4,876–4,876 个源。
• NIRISS 在 F430M 的并行覆盖区检测到 2,767 个对象，在 F480M 的并行覆盖区检测到 1,976 个对象。
• 5σ 点源深度（0.3” 窗，带孔径校正）在 NIRCam 的 F182M/ F210M/ F430M/ F460M/ F480M 上分别达到 29.3 mag、29.2 mag、28.5 mag、28.3 mag、28.6 mag；在 NIRISS 的 F430M/ F480M 上分别为 28.4 mag 和 28.2 mag。
• 中波段颜色有效追踪在 1.5 < z < 9.3 的强线发射体，尤其是 Hα+[N II] 与 [O III]+Hβ，能够跨越宇宙时空进行基于发射线的推断。
• 首次数据发布提供供社区使用的科学就绪马赛克，并展示了 JWST 中波段成像在补充光谱调查和为未来调查策略提供信息方面的潜力。