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P. Royle
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The Hubble Ultra Deep Field

S. Beckwith et al.Sep 19, 2006
This paper presents the Hubble Ultra Deep Field (HUDF), a 1 million s exposure of an 11 arcmin2 region in the southern sky with the Advanced Camera for Surveys on the Hubble Space Telescope using Director's Discretionary Time. The exposure time was divided among four filters, F435W (B435), F606W (V606), F775W (i775), and F850LP (z850), to give approximately uniform limiting magnitudes mAB ∼ 29 for point sources. The image contains at least 10,000 objects, presented here as a catalog, the vast majority of which are galaxies. Visual inspection of the images shows few if any galaxies at redshifts greater than ∼4 that resemble present-day spiral or elliptical galaxies. The image reinforces the conclusion from the original Hubble Deep Field that galaxies evolved strongly during the first few billion years in the infancy of the universe. Using the Lyman break dropout method to derive samples of galaxies at redshifts between 4 and 7, it is possible to study the apparent evolution of the galaxy luminosity function and number density. Examination of the catalog for dropout sources yields 504 B435 dropouts, 204 V606 dropouts, and 54 i775 dropouts. The i775 dropouts are most likely galaxies at redshifts between 6 and 7. Using these samples, which are at different redshifts but derived from the same data, we find no evidence for a change in the characteristic luminosity of galaxies but some evidence for a decrease in their number densities between redshifts of 4 and 7. Assessing the factors needed to derive the luminosity function from the data suggests that there is considerable uncertainty in parameters from samples discovered with different instruments and derived using independent assumptions about the source populations. This assessment calls into question some of the strong conclusions of recently published work on distant galaxies. The ultraviolet luminosity density of these samples is dominated by galaxies fainter than the characteristic luminosity, and the HUDF reveals considerably more luminosity than shallower surveys. The apparent ultraviolet luminosity density of galaxies appears to decrease from redshifts of a few to redshifts greater than 6, although this decrease may be the result of faint-end incompleteness in the most distant samples. The highest redshift samples show that star formation was already vigorous at the earliest epochs at which galaxies have been observed, less than 1 billion years after the big bang.
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The Frontier Fields: Survey Design and Initial Results

Jennifer Lotz et al.Mar 1, 2017
Abstract What are the faintest distant galaxies we can see with the Hubble Space Telescope ( HST ) now, before the launch of the James Webb Space Telescope ? This is the challenge taken up by the Frontier Fields, a Director’s discretionary time campaign with HST and the Spitzer Space Telescope to see deeper into the universe than ever before. The Frontier Fields combines the power of HST and Spitzer with the natural gravitational telescopes of massive high-magnification clusters of galaxies to produce the deepest observations of clusters and their lensed galaxies ever obtained. Six clusters—Abell 2744, MACSJ0416.1-2403, MACSJ0717.5+3745, MACSJ1149.5+2223, Abell S1063, and Abell 370—have been targeted by the HST ACS/WFC and WFC3/IR cameras with coordinated parallel fields for over 840 HST orbits. The parallel fields are the second-deepest observations thus far by HST with 5 σ point-source depths of ∼29th ABmag. Galaxies behind the clusters experience typical magnification factors of a few, with small regions magnified by factors of 10–100. Therefore, the Frontier Field cluster HST images achieve intrinsic depths of ∼30–33 mag over very small volumes. Spitzer has obtained over 1000 hr of Director’s discretionary imaging of the Frontier Field cluster and parallels in IRAC 3.6 and 4.5 μ m bands to 5 σ point-source depths of ∼26.5, 26.0 ABmag. We demonstrate the exceptional sensitivity of the HST Frontier Field images to faint high-redshift galaxies, and review the initial results related to the primary science goals.
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