The physical properties and elemental abundances of the interstellar medium in galaxies during cosmic reionization are important for understanding the role of galaxies in this process. We report the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array detection of an oxygen emission line at a wavelength of 88 micrometers from a galaxy at an epoch about 700 million years after the Big Bang. The oxygen abundance of this galaxy is estimated at about one-tenth that of the Sun. The nondetection of far-infrared continuum emission indicates a deficiency of interstellar dust in the galaxy. A carbon emission line at a wavelength of 158 micrometers is also not detected, implying an unusually small amount of neutral gas. These properties might allow ionizing photons to escape into the intergalactic medium.

Abstract We present a statistical study of 180 dust continuum sources identified in 33 massive cluster fields by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Lensing Cluster Survey (ALCS) over a total of 133 arcmin 2 area, homogeneously observed at 1.2 mm. ALCS enables us to detect extremely faint millimeter sources by lensing magnification, including near-infrared (NIR) dark objects showing no counterparts in existing Hubble Space Telescope and Spitzer images. The dust continuum sources belong to a blind sample ( N = 141) with signal-to-noise ratio (S/N) ≳ 5.0 (a purity of >0.99) or a secondary sample ( N = 39) with S/N = 4.0–5.0 screened by priors. With the blind sample, we securely derive 1.2 mm number counts down to ∼7 μ Jy, and find that the total integrated 1.2 mm flux is 20.7 − 6.5 + 8.5 Jy deg −2 , resolving ≃80% of the cosmic infrared background light. The resolved fraction varies by a factor of 0.6–1.1 due to the completeness correction depending on the spatial size of the millimeter emission. We also derive infrared (IR) luminosity functions (LFs) at z = 0.6–7.5 with the 1 / V max method, finding the redshift evolution of IR LFs characterized by positive luminosity and negative density evolution. The total (= UV + IR) cosmic star formation rate density (SFRD) at z > 4 is estimated to be 161 − 21 + 25 % of the Madau and Dickinson measurements mostly based on rest-frame UV surveys. Although our general understanding of the cosmic SFRD is unlikely to change beyond a factor of 2, these results add to the weight of evidence for an additional (≈60%) SFRD component contributed by the faint millimeter population, including NIR-dark objects.

Abstract We established a design method for a Magic-T with a single-layer dielectric/metal structure suitable for both wideband and multi-element applications for millimeter and submillimeter wave imaging observations. The design method was applied to a Magic-T with a coupled-line, stubs, and single-stage impedance transformers in a frequency-scaled model (6–14 GHz) that is relatively easy to demonstrate through manufacturing and evaluation. The major problem is that using the conventional perfect matching condition for a coupled-line alone produces an impractically large width coplanar coupled-line (CPCL) to satisfy the desired bandwidth ratio. In our study, by removing this constraint and optimizing impedances utilizing a circuit simulator with high computation speed, we found a solution with a $$\sim$$ ∼ 180 μm wide CPCL, which is approximately an order of magnitude smaller than the conventional analytical solution. Furthermore, considering the effect of transition discontinuities in the transmission lines, we optimized the line length and obtained a design solution with return loss < − 20 dB, amplitude imbalance < 0.1 dB, and phase imbalance < 0.5 $$^{\circ }$$  ∘  from 6.1 to 14.1 GHz.

Abstract MACS J0600.1-2008 (MACS0600) is an X-ray luminous, massive galaxy cluster at zd = 0.43, studied previously by the REionization LensIng Cluster Survey (RELICS) and ALMA Lensing Cluster Survey (ALCS) projects which revealed a complex, bimodal mass distribution and an intriguing high-redshift object behind it. Here, we report on the results of a combined analysis of the extended strong lensing (SL), X-ray, Sunyaev–Zeldovich (SZ), and galaxy luminosity-density properties of this system. Using new JWST and ground-based Gemini-N and Keck data, we obtain 13 new spectroscopic redshifts of multiply imaged galaxies and identify 12 new photometric multiple-image systems and candidates, including two multiply imaged z ∼ 7 objects. Taking advantage of the larger areal coverage, our analysis reveals an additional bimodal, massive SL structure which we measure spectroscopically to lie adjacent to the cluster and whose existence was implied by previous SL-modeling analyses. While based in part on photometric systems identified in ground-based imaging requiring further verification, our extended SL model suggests that the cluster may have the second-largest critical area and effective Einstein radius observed to date, Acrit ≃ 2.16 arcmin2 and θE = 49.7″ ± 5.0″ for a source at zs = 2, enclosing a total mass of M( &lt; θE) = (4.7 ± 0.7) × 1014 M⊙. These results are also supported by the galaxy luminosity distribution, the SZ and X-ray data. Yet another, probably related massive cluster structure, discovered in X-rays 5′ (1.7 Mpc) further north, suggests that MACS0600 is part of an even larger filamentary structure. This discovery adds to several recent detections of massive structures around SL galaxy clusters and establishes MACS0600 as a prime target for future high-redshift surveys with JWST.

We present the on-sky commissioning and science verification of DESHIMA 2.0: the first science-grade integrated superconducting spectrometer (ISS) for ultra-wideband mm-submm spectroscopy. With an instantaneous band coverage of 205-392 GHz at a spectral resolution of F/dF = 500, DESHIMA 2.0 will be applied to emission line surveys and redshift measurement of dusty star-forming galaxies, spectroscopic Sunyaev–Zeldovich effect observations of galaxy-clusters, and other new science cases that utilize its ultra-wide bandwidth. Compared to its predecessor (DESHIMA 1.0), DESHIMA 2.0's superconducting filterbank chip with a x4 higher optical efficiency, x4 wider instantaneous bandwidth, x20 faster position switching on the sky, and a remotely-controlled optics alignment system. DESHIMA 2.0 is currently installed on the ASTE 10-m telescope at 4860 m altitude with excellent sky transmission, and is being commissioned for science operation. In the conference we will report the on-sky performance and latest results in the science-verification campaign at ASTE.