Origins空间望远镜：远红外光谱巡天预测

我们阐述了 Origins 空间望远镜 (OST) 搭载的（远红外）Origins 巡天光谱仪 (OSS) 在解决星系与活动星系核 (AGN) 共同演化的一系列悬而未决问题上的非凡潜力。我们给出了盲巡天的预测，每次巡天耗时 1000 小时，具有不同的成图区域（覆盖 10 deg$^{2}$ 的浅层巡天和 1 deg$^{2}$ 的深层巡天）以及两种不同的 OST/OSS 概念：5.9 m 望远镜（概念 2，我们的参考配置）和 9.1 m 望远镜（概念 1，先前配置）。在 1000 小时内，参考概念的巡天将从 $\sim 4.8 \times 10^{5}$-$2.7 \times 10^{6}$ 个恒星形成星系中探测到从 $\sim 1.9 \times 10^{6}$ 到 $\sim 8.7 \times 10^{6}$ 条谱线，并从 $\sim 1.3 \times 10^{4}$-$3.5 \times 10^{4}$ 个活动星系核中探测到从 $\sim 1.4 \times 10^{4}$ 到 $\sim 3.8 \times 10^{4}$ 条谱线。浅层巡天将探测到比深层巡天多得多的源；后者在将探测推向更低光度/更高红移方面的优势相当有限。在相同的观测时间内，OST/OSS 将达到比 SPICA/SMI 暗一个数量级以上的谱线通量，并将覆盖更宽的红移范围。特别是，它将探测到数以万计的 $z \geq 5$ 星系，这超出了该仪器的能力范围。多环芳烃谱线具有足够的亮度，可探测到多达数十万个直至 $z \sim 8.5$ 的恒星形成星系，即贯穿整个再电离时期。拟议的巡天将使我们能够在非常好的统计水平上探索直至 $z\sim 5.5-6$ 的星系-AGN 共同演化。对于本文提出的科学目标，OST 概念 1 并未提供显著优势。