MIDIS: Unveiling the Role of Strong Ha-emitters during the Epoch of Reionization with JWST - IRFU
Article Dans Une Revue The Astrophysical Journal Année : 2024

MIDIS: Unveiling the Role of Strong Ha-emitters during the Epoch of Reionization with JWST

P Rinaldi
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K.I Caputi
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E Iani
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L Costantin
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S Gillman
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P.G Perez-Gonzalez
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G Ostlin
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L Colina
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T.R Greve
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H.U Noorgard-Nielsen
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G.S Wright
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J Alvarez-Marquez
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A Eckart
J Hjorth
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J Pye
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T Tikkanen
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F Walter
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P van der Werf
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M Ward
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M Annunziatella
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R Azzollini
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A Bik
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L Boogaard
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S.E.I Bosman
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A. Crespo Gomez
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I Jermann
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D Langeroodi
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J Melinder
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R.A Meyer
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F Peissker
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M Gudel
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Th Henning
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T Ray
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B Vandenbussche
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C Waelkens
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P Dayal
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Résumé

We make use of the deepest JWST/MIRI image at 5.6 um, obtained in the Hubble eXtreme Deep Field (XDF), to constrain the role of strong Ha emitters (HAEs) in Cosmic Reionization at z~7-8. Our sample of bright (M(UV) < -20 mag) HAEs is comprised of young (<30 Myr) galaxies with low stellar masses (<= 10^9 Msun). They span a wide range of UV-beta slopes, with a median beta = -2.22+-0.35, which broadly correlates with stellar mass. We estimate the ionizing photon production efficiency (xi_ion,0) of these sources (assuming f_esc,LyC = 0), which yields a median value log10(xi_ion,0/(Hz erg^(-1))) = 25.54(+0.09, -0.10). We show that xi_ion,0 positively correlates with EW0(Ha) and specific star formation rate (sSFR). Instead xi_ion,0 weakly anti-correlates with stellar mass and beta. Based on the beta values, we estimate f_esc,LyC=0.07(+0.03, -0.02), which results in log10(xi_ion/(Hz erg^(-1))) = 25.59 (+0.06, -0.04). By considering this result along with others from the literature, we find a mild evolution of xi_ion with redshift. Finally, we assess the impact of strong HAEs during Cosmic Reionization at z~7-8. We find that our HAEs do not need high values of f_esc, rel (only 6-10%) to be able to reionize their surrounding intergalactic medium. They have N_dot_ion = 10^(50.43+-0.3) s^(-1)Mpc^(-3) and contribute more than a factor of two in terms of emitted ionizing photons per comoving volume compared to non-Ha emitters in the same redshift bin, suggesting that strong, young, and low stellar-mass emitters could have played a central role during the Epoch of Reionization.
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hal-04258851 , version 1 (01-12-2024)

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Citer

P Rinaldi, K.I Caputi, E Iani, L Costantin, S Gillman, et al.. MIDIS: Unveiling the Role of Strong Ha-emitters during the Epoch of Reionization with JWST. The Astrophysical Journal, 2024, 969 (1), pp.12. ⟨10.3847/1538-4357/ad4147⟩. ⟨hal-04258851⟩
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