Meet Ghassan Sarrouh!

le français suivit

Ghassan is a doctoral candidate at York University working with Dr. Adam Muzzin. His research focuses on how galaxies built up their stellar mass in the very early universe using the James Webb and Hubble Space Telescopes. Ghassan obtained his bachelor’s degree in Physics & Astronomy from York University in 2020, and was the first graduate student invited to join a James Webb GTO team – the CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) – where he works in the photometry group. Ghassan is currently working on leading the first CANUCS data release for Cycles 1 & 2.

Physical properties like stellar masses and star formation rates are inferred from redshift and spectral energy distribution fitting. Photometric data (i.e. images) are used to sample the galaxy spectrum, with Hubble in the optical and James Webb in the near infrared, but the type of data taken matters. Some filters are broad, letting in more light but losing information on where in the spectrum that light came from. James Webb however is also equipped with a suite of 12 medium band filters which sample the spectrum more densely, increasing spectral resolution by a factor of ~2. The increased precision of the medium bands is especially important when dealing with the strong emission lines in high redshift galaxies unveiled by James Webb. Using CANUCS data – one of the only surveys to include all of the broad and medium band imaging available on James Webb’s Near InfraRed Camera – Ghassan hopes to understand how galaxies acquired their stellar mass occurred shortly after the Big Bang, placing tighter constraints on derived stellar masses than ever before.

Two key observables to track stellar mass assembly are the galaxy stellar mass function, and its integral the cumulative stellar mass density. As a first look into the systematic effects medium band photometry has on stellar masses, Ghassan led a study comparing stellar masses derived using photometry with and without medium band data (see figure below). This paper, published in the Astrophysical Journal Letters, showed that stellar mass density may be overestimated by factors of ~2-3 at z > 5 with data using broadband photometry alone. This promising result will support the main scientific thrust of his Ph.D. work studying the evolution of the stellar mass function and stellar mass density in the high redshift universe.

You can find the paper here.

Top: stellar mass density as a function of redshift where SED fitting was done using different sets of photometry: one with only wide bands (“WB”, orange) and another with both wide and medium bands (“MB”, purple). Above z~5 wide band photometry underestimates emission line strength and overestimates the continuum flux, leading to systematically overestimated stellar masses derived with wide band photometry alone. This trend persists even when wide bands fit the same redshift as medium bands, a key finding of the paper; Bottom: The ratio of wide-to-medium band stellar mass density, where the rise is more directly seen at z > 5.
Français: Haut : densité de masse stellaire en fonction du décalage vers le rouge, où la desnité d’énergie spectrale a été ajustée avec différents ensembles photométriques : un avec uniquement des bandes larges (“WB”, orange), et un autre avec des bandes moyennes (“MB”, violet) et larges. Au delà de z~5, la photométrie uniquement en bande large sous-estime le niveau du continuum, ce qui engendre une masse stellaire sur-estimée. Cette tendance persiste même lorsque les bandes larges fittent les bandes moyennes, et ceci est la découverte clé du travail de Ghassan. Bas: le ratio de la densité de masse stellaire en bande large sur celle en bande moyenne, où son augmentation est plus visible à z > 5.

Ghassan est un étudiant doctoral à York University supervisé par Dr. Adam Muzzin. Ses recherches portent sur la façon dont les galaxies ont construit leur masse stellaire dans l’univers primitif en utilisant les télescopes spatiaux James Webb et Hubble. Ghassan a obtenu son Bachelor en physique et astronomie à York University en 2020 et a été le premier étudiant de 2ème cycle invité à rejoindre une équipe James Webb GTO – le CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) – où il travaille dans le groupe de photométrie. Ghassan dirige actuellement la toute première publication des données des Cycles 1 et 2 de CANUCS.

Les propriétés physiques des galaxies comme la masse stellaire et le taux de formation d’étoiles sont déduites du décalage vers le rouge z et de l’ajustement de la distribution d’énergie spectrale. Les données photométriques (c’est-à-dire les images) sont utilisées pour échantillonner le spectre des galaxies, Hubble étant dans l’optique et James Webb dans le proche infrarouge, mais le type de données prises est important. Certains filtres sont larges, laissant entrer plus de lumière mais perdent des informations sur la provenance de cette lumière (en terme de longueur d’onde) dans le spectre. James Webb est également équipé d’une série de 12 filtres à bande moyenne qui échantillonnent le spectre de manière plus dense, augmentant la résolution spectrale d’un facteur d’environ 2. La précision accrue des bandes moyennes est particulièrement importante lorsqu’il s’agit de traiter les raies d’émission intenses dans les galaxies à fort décalage vers le rouge dévoilées par James Webb. En utilisant les données CANUCS – l’une des seules études à inclure toutes les images à large et moyenne bande disponibles sur la caméra proche infrarouge (NIRCam) de James Webb – Ghassan espère comprendre comment les galaxies ont acquis leur masse stellaire peu de temps après le Big Bang, imposant des contraintes plus strictes que jamais sur les masses stellaires dérivées.

Deux observables clés pour suivre l’assemblage de la masse stellaire sont la fonction de masse stellaire de la galaxie et son intégrale, la densité de masse stellaire cumulative. Pour jeter un premier regard sur les effets systématiques de la photométrie à bande moyenne sur les masses stellaires, Ghassan a mené une étude comparant les masses stellaires dérivées à l’aide de la photométrie avec et sans données de bande moyenne (voir la figure ci-dessous). Cet article, publié dans la revue Astrophysical Journal Letters, a montré que la densité de masse stellaire peut être surestimée par des facteurs d’environ 2-3 à z > 5 avec des données utilisant uniquement la photométrie à large bande. Ce résultat prometteur viendra appuyer l’axe scientifique principal de son travail de doctorat étudiant l’évolution de la fonction de masse stellaire et de la densité de masse stellaire dans l’univers primitif.

Le papier est disponible ici.