ALMA FIR View of Ultra High-redshift Galaxy Candidates at $z\sim$ 11-17: Blue Monsters or Low-$z$ Red Interlopers? - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astrophys.J. Année : 2023

ALMA FIR View of Ultra High-redshift Galaxy Candidates at $z\sim$ 11-17: Blue Monsters or Low-$z$ Red Interlopers?

Seiji Fujimoto
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Steven L. Finkelstein
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Chris L. Carilli
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Caitlin M. Casey
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Sandro Tacchella
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Jorge A. Zavala
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Gabriel Brammer
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Yoshinobu Fudamoto
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Masami Ouchi
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Francesco Valentino
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M.C. Cooper
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Mark Dickinson
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Maximilien Franco
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Mauro Giavalisco
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Taylor A. Hutchison
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Anton M. Koekemoer
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Takashi Kojima
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Rebecca L. Larson
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E.J. Murphy
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Casey Papovich
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Katherine Chworowsky
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Luca Costantin
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Dale D. Kocevski
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Aurelien Le Bail
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Ray A. Lucas
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Jed Mckinney
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Caitlin Rose
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Raymond C. Simons
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Benjamin J. Weiner
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Résumé

We present ALMA Band 7 observations of a remarkably bright galaxy candidate at $z_{\rm phot}$=$16.7^{+1.9}_{-0.3}$ ($M_{\rm UV}$=$-21.6$), S5-z17-1, identified in JWST Early Release Observation data of Stephen's Quintet. We do not detect the dust continuum at 866 $\mu$m, ruling out the possibility that S5-z17-1 is a low-$z$ dusty starburst with a star-formation rate (SFR) of $\gtrsim 30\,M_{\odot}$ yr$^{-1}$. We detect a 5.1$\sigma$ line feature at $338.726\pm0.007$ GHz exactly coinciding with the JWST source position, with a 2% likelihood of the signal being spurious. The most likely line identification would be [OIII]52$\mu$m at $z=16.01$ or [CII]158$\mu$m at $z=4.61$, whose line luminosities do not violate the non-detection of the dust continuum in both cases. Together with three other $z\gtrsim$ 11-13 candidate galaxies recently observed with ALMA, we conduct a joint ALMA and JWST spectral energy distribution (SED) analysis and find that the high-$z$ solution at $z\sim$11-17 is favored in every candidate as a very blue (UV continuum slope of $\approx-2.3$) and luminous ($M_{\rm UV}$ $\approx$ [$-$24:$-$21]) system. Still, we find in some candidates that reasonable SED fits ($\Delta$ $\chi^{2}\lesssim4$) are reproduced by type-II quasar and/or quiescent galaxy templates with strong emission lines at $z\sim3$-5, where such populations predicted from their luminosity functions and EW([OIII]+H$\beta$) distributions are abundant in survey volumes used for the $z\sim$11-17 candidates. While these recent ALMA observation results have strengthened the likelihood of the high-$z$ solutions, lower-$z$ possibilities are not completely ruled out in some of the $z\sim$11-17 candidates.

Dates et versions

hal-03866343 , version 1 (22-11-2022)

Identifiants

Citer

Seiji Fujimoto, Steven L. Finkelstein, Denis Burgarella, Chris L. Carilli, Veronique Buat, et al.. ALMA FIR View of Ultra High-redshift Galaxy Candidates at $z\sim$ 11-17: Blue Monsters or Low-$z$ Red Interlopers?. Astrophys.J., 2023, 955 (2), pp.130. ⟨10.3847/1538-4357/aceb67⟩. ⟨hal-03866343⟩
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