模拟 JWST 深场河外成像巡天与物理参数恢复

我们提出了一项关于詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope, JWST）深场多波段成像的新前瞻性分析。在这项工作中，我们通过针对已获批 JWST 计划（如 EGS 天区的 CEERS 和 HUDF GTO）的大量图像模拟，研究对高红移 $5<z<12$ 星系的恢复。我们引入完整的 $\sim300,000$ 个星系样本（恒星质量 $\log(M_*/M_\odot)>6$、红移 $0<z<15$）以及银河系恒星，将其置入逼真的 NIRCam、MIRI 和 HST 模拟图像中，以恰当描述源混合的影响。我们如同真实图像般提取探测源的测光，并通过光谱能量分布拟合估算星系物理属性。我们发现测光红移主要受制于蓝波段和近红外中波段成像的可用性。对于具有精确测光红移的星系，其恒星质量和恒星形成率的恢复精度分别在 $0.25$ 和 $0.3$ dex 以内。污染 $z>5$ 星系样本的棕矮星可降至 $<0.01$ arcmin$^{-2}$，对星系完备度影响有限。我们研究了多种高红移星系选择技术，发现利用完整红移后验概率分布在 $5<z<10$ 上实现了完备度与纯度间的最佳折中。在 EGS 天区，星系完备度在所有红移处对 $m_\text{UV}<27.5$ 源均高于 $50\%$，纯度在 $z\leq7$ 和 $10$ 时分别保持在 $80\%$ 和 $60\%$ 以上。星系 UV 光度函数的暗端斜率恢复精度为 $0.1-0.25$，宇宙恒星形成率密度在 $0.1$ dex 以内。我们主张增设覆盖更大面积的观测计划以更好约束亮端。