哈勃超深场中宇宙正午星系的MIRI宽场无缝光谱观测
Cosmic Noon Galaxies in the Hubble Ultra Deep Field with MIRI Wide-Field Slitless Spectroscopy
- European Space Agency, ESA Office（欧洲空间局，ESA办公室）
- Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
- The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，斯德哥尔摩大学天文系）
- Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
- Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天体生物学中心（CAB），CSIC-INTA）
- Department of Astronomy, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校天文系）
- Cosmic Frontier Center, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心）
- Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）
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AI总结：
本研究利用JWST的MIRI宽场无缝光谱模式观测哈勃超深场，获取47个星系光谱，验证了3.3微米PAH特征作为恒星形成率指示器的有效性，并展示了该模式在高效研究宇宙正午时代星系方面的潜力。
AI中文摘要：
我们展示了利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）上的中红外仪器（MIRI）的宽场无缝光谱（WFSS）能力对哈勃超深场进行巡天的结果，展示了这一新模式的能力。我们描述了数据缩减和校准方法，并估算了校准不确定性。从我们的观测中，我们获得了47个具有确认光谱红移的星系的光谱，最大z_spec为3.712。在最终样本中，我们特别针对3.3微米多环芳烃（PAH）特征，该特征近来作为恒星形成率指示器以及从本地宇宙到中等红移的恒星形成星系中尘埃颗粒尺寸分布的诊断工具引起了关注。该特征落入红移0.67至3.1的WFSS波长区域——提供了对恒星形成峰值“宇宙正午”时代（1 < z < 3）的完整覆盖，并将这一关键星系演化时期的尘埃特性与本地宇宙和低红移观测联系起来。利用我们样本中处于该红移范围的星系，我们测试了在低红移样本中通过近红外或中红外定向项目识别的相关性，发现WFSS光谱，即使具有较大的校准不确定性，也与互补样本显示出良好的一致性。3.3微米PAH光度遵循先前建立的总红外光度与基于SED的恒星形成率之间的相关性，证实了该特征作为尘埃遮蔽恒星形成示踪物的能力。我们的工作展示了MIRI WFSS模式在研究宇宙正午时代星系方面的潜力，特别是在观测效率方面。
英文摘要：
We present results from a survey of the Hubble Ultra-Deep Field using the Wide-Field Slitless Spectroscopic (WFSS) capability of the Mid-Infrared Instrument (MIRI) on JWST, demonstrating the capabilities of this new mode. We describe the data reduction and calibration methodology, and estimate calibration uncertainties. From our observations we obtain spectra of 47 galaxies with confirmed spectroscopic redshifts, with a maximum z_spec of 3.712. In the final sample we target in particular the 3.3 um Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) feature, which has recently gathered interest as a star formation rate indicator and diagnostic for the dust grain size distribution in star forming galaxies from the local Universe to intermediate redshifts. The feature falls into the WFSS wavelength region for redshifts 0.67 to 3.1 - providing full coverage of the peak star formation ``Cosmic Noon'' era (1 < z < 3) and connecting dust properties in this critical galaxy evolution period with local-Universe and low-redshift observations. Using the galaxies in our sample in this redshift regime, we test correlations identified in lower-redshift samples in the near-infrared or targeted programs in the mid-infrared, finding the WFSS spectra, even with large calibration uncertainties, show good agreement with complementary samples. The 3.3 um PAH luminosities follow previously established correlations with total IR luminosity and SED-derived star formation rates, confirming this feature's power as tracer of dust-obscured star formation. Our work illustrate the potential of the MIRI WFSS mode for studies of Cosmic Noon-era galaxies in particular in an observationally efficient way.
