We present Lya luminosity function (LF), clustering measurements, and Lya line profiles based on the largest sample, to date, of 207 Lya emitters (LAEs) at z=6.6 on the 1-deg^2 sky of Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS) field. Our z=6.6 Lya LF including cosmic variance estimates yields the best-fit Schechter parameters of phi*=8.5 +3.0/-2.2 x10^(-4) Mpc^(-3) and L*(Lya)=4.4 +/-0.6 x10^42 erg s^(-1) with a fixed alpha=-1.5, and indicates a decrease from z=5.7 at the >~90% confidence level. However, this decrease is not large, only =~30% in Lya luminosity, which is too small to be identified in the previous studies. A clustering signal of z=6.6 LAEs is detected for the first time. We obtain the correlation length of r_0=2-5 h^(-1) Mpc and bias of b=3-6, and find no significant boost of clustering amplitude by reionization at z=6.6. The average hosting dark halo mass inferred from clustering is 10^10-10^11 Mo, and duty cycle of LAE population is roughly ~1% albeit with large uncertainties. The average of our high-quality Keck/DEIMOS spectra shows an FWHM velocity width of 251 +/-16 km s^(-1). We find no large evolution of Lya line profile from z=5.7 to 6.6, and no anti-correlation between Lya luminosity and line width at z=6.6. The combination of various reionization models and our observational results about the LF, clustering, and line profile indicates that there would exist a small decrease of IGM's Lya transmission owing to reionization, but that the hydrogen IGM is not highly neutral at z=6.6. Our neutral-hydrogen fraction constraint implies that the major reionization process took place at z>~7.

We present luminosity functions (LFs) and various properties of Lya emitters (LAEs) at z=3.1, 3.7, and 5.7, in a 1 deg^2 sky of the Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS) Field. We obtain a photometric sample of 858 LAE candidates based on deep Subaru/Suprime-Cam imaging data, and a spectroscopic sample of 84 confirmed LAEs from Subaru/FOCAS and VLT/VIMOS spectroscopy in a survey volume of ~10^6 Mpc^3 with a limiting Lya luminosity of ~3x10^42 erg/s. We derive the LFs of Lya and UV-continuum (~1500 Å) for each redshift, taking into account the statistical error and the field-to-field variation. We find that the apparent Lya LF shows no significant evolution between z=3.1 and 5.7 within factors of 1.8 and 2.7 in L* and phi*, respectively. On the other hand, the UV LF of LAEs increases from z=3.1 to 5.7, indicating that galaxies with Lya emission are more common at earlier epochs. We identify six LAEs with AGN activities from our spectra combined with VLA, Spitzer, and XMM-Newton data. Among the photometrically selected LAEs at z=3.1 and 3.7, only ~1 % show AGN activities, while the brightest LAEs with logL(Lya) >~ 43.4-43.6 erg/s appear to always host AGNs. Our LAEs are bluer in UV-continuum color than dropout galaxies, suggesting lower extinction and/or younger stellar populations. Our stacking analyses provide upper limits to the radio luminosity and the f(HeII)/f(Lya) line fraction, and constrain the hidden star formation (+low-luminosity AGN) and the primordial population in LAEs.

Abstract This paper presents the third data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP), a wide-field multi-band imaging survey with the Subaru 8.2 m telescope. HSC-SSP has three survey layers (Wide, Deep, and UltraDeep) with different area coverages and depths, designed to address a wide array of astrophysical questions. This third release from HSC-SSP includes data from 278 nights of observing time and covers about 670 deg2 in all five broad-band filters (grizy) at the full depth (∼26 mag at 5σ depending on filter) in the Wide layer. If we include partially observed areas, the release covers 1470 deg2. The Deep and UltraDeep layers have $\sim\! 80\%$ of the originally planned integration times, and are considered done, as we have slightly changed the observing strategy in order to compensate for various time losses. There are a number of updates in the image processing pipeline. Of particular importance is the change in the sky subtraction algorithm; we subtract the sky on small scales before the detection and measurement stages, which has significantly reduced the number of false detections. Thanks to this and other updates, the overall quality of the processed data has improved since the previous release. However, there are limitations in the data (for example, the pipeline is not optimized for crowded fields), and we encourage the user to check the quality assurance plots as well as a list of known issues before exploiting the data. The data release website is 〈https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp〉.

Abstract We present confusion-limited SCUBA-2 450 μ m observations in the COSMOS-CANDELS region as part of the James Clerk Maxwell Telescope Large Program SCUBA-2 Ultra Deep Imaging EAO Survey. Our maps at 450 and 850 μ m cover an area of 450 arcmin 2 . We achieved instrumental noise levels of σ 450 = 0.59 mJy beam −1 and σ 850 = 0.09 mJy beam −1 in the deepest area of each map. The corresponding confusion noise levels are estimated to be 0.65 and 0.36 mJy beam −1 . Above the 4 σ (3.5 σ ) threshold, we detected 360 (479) sources at 450 μ m and 237 (314) sources at 850 μ m. We derive the deepest blank-field number counts at 450 μ m, covering the flux-density range of 2–43 mJy. These are in agreement with other SCUBA-2 blank-field and lensing-cluster observations but are lower than various model counts. We compare the counts with those in other fields and find that the field-to-field variance observed at 450 μ m at the R = 6 ′ scale is consistent with Poisson noise, so there is no evidence of strong 2D clustering at this scale. Additionally, we derive the integrated surface brightness at 450 μ m down to 2.1 mJy to be 57.3 − 6.2 + 1.0 Jy deg −2 , contributing to 41% ± 4% of the 450 μ m extragalactic background light (EBL) measured by Cosmic Background Explorer and Planck. Our results suggest that the 450 μ m EBL may be fully resolved at 0.08 − 0.08 + 0.09 mJy, which extremely deep lensing-cluster observations and next-generation submillimeter instruments with large aperture sizes may be able to achieve.

Abstract We combine JWST/NIRCam and Subaru/MOIRCS dual Pa β +H α narrowband imaging to trace the dust attenuation and the star formation activities of a sample of 43 H α emitters at the core of one of the most massive and best-studied clusters in formation at the cosmic noon: the Spiderweb protocluster at z = 2.16. We find that most H α emitters display Pa β /H α ratios compatible with Case B recombination conditions, which translates into nebular extinction values ranging at A V ≈ 0–3 mag, and dust corrected Pa β star formation rates consistent with coeval main sequence field galaxies at fixed stellar mass ( 9.4 < log  M * / M ⊙ < 11.0 ) during this cosmic epoch. Furthermore, we investigate possible environmental impacts on dust extinction across the protocluster large-scale structure and find no correlation between the dustiness of its members and environmental proxies such as phase-space position, clustercentric radius, or local density. These results support the scenario for which dust production within the main galaxy population of this protocluster is driven by secular star formation activities fueled by smooth gas accretion across its large-scale structure. This downplays the role of gravitational interactions in boosting star formation and dust production within the Spiderweb protocluster, in contrast with observations in higher redshift and less evolved protocluster cores.

Abstract Clusters and their progenitors (protoclusters) at z ∼ 2 − 4, the peak epoch of star formation, are ideal laboratories to study the formation process of both the clusters themselves and their member galaxies. However, a complete census of their member galaxies has been challenging due to observational difficulties. Here we present new JWST/NIRCam observations targeting the distant cluster CLJ1001 at z = 2.51 from the COSMOS-Web program, which, in combination with previous narrowband imaging targeting H α emitters and deep millimeter surveys of CO emitters, provide a complete view of massive galaxy assembly in CLJ1001. In particular, JWST reveals a population of massive, extremely red cluster members in the long-wavelength bands that were invisible in previous Hubble Space Telescope (HST)/F160W imaging (HST-dark members). Based on this highly complete spectroscopic sample of member galaxies, we show that the spatial distribution of galaxies in CLJ1001 exhibits a strong central concentration, with the central galaxy density already resembling that of low- z clusters. Moreover, we reveal a “top-heavy” stellar mass function for the star-forming galaxies (SFGs), with an overabundance of massive SFGs piled up in the cluster core. These features strongly suggest that CLJ1001 is caught in a rapid transition, with many of its massive SFGs likely soon becoming quiescent. In the context of cluster formation, these findings suggest that the earliest clusters form from the inside out and top to bottom, with the massive galaxies in the core assembling first, followed by the less massive ones in the outskirts.

ABSTRACT Near-infrared (NIR) emission is less affected by dust than ultraviolet and optical emission and is therefore useful for studying the properties of dust-obscured galaxies. Although rest-frame NIR observations of high-redshift galaxies have long been made using space telescopes, their structures were unresolved due to the lack of angular resolution. This letter reports the early results from the analysis of high-resolution Pa$\beta$ imaging of the Spiderweb protocluster at $z=2.16$ with the JWST Near Infrared Camera. We investigate radial profiles of Pa$\beta$ lines and rest-frame NIR continua from luminous H $\alpha$-emitting galaxies (HAEs) in the protocluster. Particularly, we compare those of 11 HAEs (N-HAEs) on the star-forming main sequence with those of 8 HAEs (X-HAEs) with X-ray active galactic nuclei (AGNs). Resultant composite Pa$\beta$ line images of N-HAEs indicate significant star formation in galactic discs. In contrast, X-HAEs are dominated by point source components rather than outer star formation, as inferred from our earlier work based on multiwavelength spectral energy distribution fitting. Given their higher stellar potentials suggested from their rest-frame NIR images, the different characteristics may be driven by the impact of AGN feedback.

GREX-PLUS (Galaxy Reionization EXplorer and PLanetary Universe Spectrometer) is one of the three candidates of ISAS/JAXA's Strategic L-class mission for the 2030s. The 1.2 m aperture, 50 K cryogenic space telescope with the wide-field camera (WFC) will provide the 1,260 square arcmin field-of-view for five photometric bands between 2 and 8 μm. The high resolution spectrometer (HRS) will observe the 10–18 µm with a wavelength resolution of 30,000. The GREX-PLUS WFC field-of-view is 130 times larger than that of the James Webb Space Telescope and similar to those of Euclid and Roman Space Telescope. Since these two survey missions are limited to the wavelength less than around 2 µm, GREX-PLUS will extend the wavelength coverage beyond 2 μm, providing versatile legacy imaging survey significantly improved from previous Spitzer imaging survey in the same wavelength range. The spectral resolution of the GREX-PLUS HRS is 10 times higher than that of the James Webb Space Telescope, opening a new window of the mid-infrared high-resolution spectroscopy from space. The main scientific themes are the galaxy formation and evolution and the planetary system formation and evolution. The GREX-PLUS WFC aims to detect the first generation of "bright" galaxies at redshift z > 15. The GREX-PLUS HRS aims to resolve the Kepler motion of water vapor molecules and identify the location of the water "snowline" in ∼ 100 proto-planetary disks. Both instruments will provide unique data sets for a broad range of scientific topics including galaxy mass assembly, origin of super massive blackholes, infrared background radiation, molecular spectroscopy in the interstellar medium, transit spectroscopy for exoplanet atmosphere, planetary atmosphere in the Solar system, and so on. This paper presents the status of the concept design of GREX-PLUS, including telescope system, WFC, HRS, cooling system, and spacecraft bus system.

ABSTRACT Low-mass galaxies at high redshifts are the building blocks of more massive galaxies at later times and are thus key populations for understanding galaxy formation and evolution. We have made deep narrow-band observations for two protoclusters and the general field in COSMOS at z ∼ 2. In a clumpy young protocluster, USS1558−003, at z = 2.53, we find many star-forming galaxies well above the star-forming main sequence of field galaxies at the low-mass end ($M_{\star }/\mathrm{{\rm M}_{\odot }}\lt 10^{8.9}$). This suggests that some environmental effects may be at work in low-mass galaxies in high-density regions to enhance their star-formation activities. In the core of this protocluster, we also find enhanced star-formation activity of middle-mass galaxies ($10^{8.9} \lt M_{\star }/\mathrm{{\rm M}_{\odot }} \lt 10^{10.2}$) while such trends are not observed in a more mature protocluster, PKS1138−262 at z = 2.16. We expect these activities to be mainly due to galaxy mergers/interactions and differences in the amount of cold gas accretion. As one piece of evidence, we show that the star-formation activity within individual galaxies in the protoclusters is more centrally concentrated than those in the field. This is probably due to enhanced interactions between galaxies in the protocluster, which can reduce the angular momentum of the gas, drive the gas towards the galaxy centre, and lead to a central starburst.