利用JWST/NIRCam中带测光改进$z\sim7-11$星系性质估计

过去十年间,利用哈勃空间望远镜探测$z>7$星系取得了令人瞩目的进展,然而对其性质却知之甚少。詹姆斯·韦伯空间望远镜将通过提供前所未有深度和空间分辨率的中红外(即静止帧光学)数据,彻底变革高红移领域。测量诸如分辨恒星年龄或气体金属丰度梯度等星系量 traditionally 需要光谱学,因为宽带成像滤光片通常过于粗糙,无法完全隔离诸如4000 \r{A}(静止帧)断裂、老年恒星的连续谱发射以及关键发射线(例如[OII]、[OIII]、H$\beta$)等诊断特征。然而,在本文中,我们表明在ERS和GTO计划采用的常见宽带滤光片组合中增加通过策略性选择的中带滤光片的NIRCam图像,可对这些星系性质给出更紧的约束。为约束滤光片选择,我们系统性地研究了ERS和GTO计划中的哪些宽带滤光片组合与单个中带滤光片能在红移$z\sim7-11$处对若干星系性质提供最紧的约束。我们采用JAGUAR河外星系星表构建物理动机的模拟测光统计样本,并进行SED拟合流程,以用简单恒星形成历史模型评估星系性质(及测光红移)恢复的准确性。我们发现,增加深度与宽带滤光片相当的$>4.1 \mu$m中带滤光片可显著改善测光红移,并在$z\sim8$处对恒星年龄、金属丰度、与恒星形成相关的量以及发射线通量等量的确定带来接近一个数量级的改进。对于分辨源,所提方法可实现这些量的空间分辨确定,而这在狭缝光谱下是难以做到的。