HST棱栅观测一个引力透镜红移10星系

我们展示了利用$\textit{Hubble}$空间望远镜（$\textit{HST}$）WFC3/IR棱栅对一个$z\sim9.5$的莱曼断裂星系候选体（以下简称MACS1149-JD）的深度光谱观测。棱栅观测在4个不同的位置角进行，总共34个轨道的G141棱栅，但只有19个轨道沿MACS1149-JD的迹线相对无污染。我们使用MCMC方法将三参数（$z$、F160W星等和Ly$\alpha$等值宽度）莱曼断裂星系模板拟合到三个污染最小的棱栅位置角。仅棱栅数据的最佳拟合红移为$z_{\mathrm{grism}}=9.53^{+0.39}_{-0.60}$（$68\%$置信度），与我们的测光估计$z_{\mathrm{phot}}=9.51^{+0.06}_{-0.12}$（$68\%$置信度）一致。我们的分析排除了MACS1149-JD的莱曼-α发射超过$3\sigma$等值宽度21 Å，与高度中性IGM一致。我们探索了一种情景，即先前文献中指出的星系红色$\textit{Spitzer}$/IRAC $[3.6] - [4.5]$颜色是由于非常年轻恒星种群的强静止系光学发射线，而不是4000 Å断裂。我们发现，虽然这可以解释观测到的IRAC颜色，但它需要较低的红移（$z\lesssim9.1$），而$\textit{HST}$成像数据不太支持这一点。棱栅数据与两种情景一致，表明红色IRAC颜色仍然可以由4000 Å断裂解释，这是相对演化恒星种群的特征。在这种解释下，测光表明一个$340^{+29}_{-35}$ Myr的恒星种群已经存在于这个仅在大爆炸后约$500~\mathrm{Myr}$的星系中。