A Near-infrared-faint, Far-infrared-luminous Dusty Galaxy at z 5 in COSMOS-Web - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue The Astrophysical Journal Année : 2023

A Near-infrared-faint, Far-infrared-luminous Dusty Galaxy at z 5 in COSMOS-Web

Jed Mckinney
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Sinclaire M. Manning
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Olivia R. Cooper
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Arianna S. Long
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Hollis Akins
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Caitlin M. Casey
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Andreas L. Faisst
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Maximilien Franco
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Christopher C. Hayward
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Erini Lambrides
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Georgios Magdis
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Katherine E. Whitaker
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Min Yun
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Jaclyn B. Champagne
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Nicole E. Drakos
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Fabrizio Gentile
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Steven Gillman
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Ghassem Gozaliasl
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Shuowen Jin
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Anton M. Koekemoer
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Vasily Kokorev
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Daizhong Liu
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R. Michael Rich
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Brant E. Robertson
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Francesco Valentino
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John R. Weaver
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Jorge A. Zavala
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Natalie Allen
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Jeyhan S. Kartaltepe
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Jason Rhodes
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Sune Toft
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Résumé

A growing number of far-infrared (FIR) bright sources completely invisible in deep extragalactic optical surveys hint at an elusive population of z > 4 dusty, star-forming galaxies. Cycle 1 JWST surveys are now detecting their rest-frame optical light, which provides key insight into their stellar properties and statistical constraints on the population as a whole. This work presents the JWST Near Infrared Camera (NIRCam) counterpart from the COSMOS-Web survey to an FIR SCUBA-2 and Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) source, AzTECC71, which was previously undetected at wavelengths shorter than 850 μm. AzTECC71, among the reddest galaxies in COSMOS-Web with F277W - F444W ~ 0.9, is undetected in NIRCam/F150W and F115W and fainter in F444W than other submillimeter galaxies identified in COSMOS-Web by 2-4 magnitudes. This is consistent with the system having both a lower stellar mass and higher redshift than the median dusty, star-forming galaxy. With deep ground- and space-based upper limits combined with detections in F277W, F444W, and the FIR including ALMA Band 6, we find a high probability (99%) that AzTECC71 is at z > 4 with ${z}_{\mathrm{phot}}={5.7}_{-0.7}^{+0.8}$ . This galaxy is massive ( $\mathrm{log}\,{M}_{* }/{M}_{\odot }\sim 10.7$ ) and infrared-luminous ( $\mathrm{log}\,{L}_{\mathrm{IR}}/{L}_{\odot }\sim 12.7$ ), comparable to other optically undetected but FIR-bright dusty, star-forming galaxies at z > 4. This population of luminous, infrared galaxies at z > 4 is largely unconstrained but comprises an important bridge between the most extreme dust-obscured galaxies and more typical high-redshift star-forming galaxies. If further FIR-selected galaxies that drop out of the F150W filter in COSMOS-Web have redshifts z > 4 like AzTECC71, then the volume density of such sources may be ~3-10 × greater than previously estimated.
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Jed Mckinney, Sinclaire M. Manning, Olivia R. Cooper, Arianna S. Long, Hollis Akins, et al.. A Near-infrared-faint, Far-infrared-luminous Dusty Galaxy at z 5 in COSMOS-Web. The Astrophysical Journal, 2023, 956, ⟨10.3847/1538-4357/acf614⟩. ⟨insu-04479050⟩
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