We explore the simple inter-relationships between mass, star formation rate, and environment in the SDSS, zCOSMOS, and other deep surveys. We take a purely empirical approach in identifying those features of galaxy evolution that are demanded by the data and then explore the analytic consequences of these. We show that the differential effects of mass and environment are completely separable to z ∼ 1, leading to the idea of two distinct processes of "mass quenching" and "environment quenching." The effect of environment quenching, at fixed over-density, evidently does not change with epoch to z ∼ 1 in zCOSMOS, suggesting that the environment quenching occurs as large-scale structure develops in the universe, probably through the cessation of star formation in 30%–70% of satellite galaxies. In contrast, mass quenching appears to be a more dynamic process, governed by a quenching rate. We show that the observed constancy of the Schechter M* and αs for star-forming galaxies demands that the quenching of galaxies around and above M* must follow a rate that is statistically proportional to their star formation rates (or closely mimic such a dependence). We then postulate that this simple mass-quenching law in fact holds over a much broader range of stellar mass (2 dex) and cosmic time. We show that the combination of these two quenching processes, plus some additional quenching due to merging naturally produces (1) a quasi-static single Schechter mass function for star-forming galaxies with an exponential cutoff at a value M* that is set uniquely by the constant of proportionality between the star formation and mass quenching rates and (2) a double Schechter function for passive galaxies with two components. The dominant component (at high masses) is produced by mass quenching and has exactly the same M* as the star-forming galaxies but a faint end slope that differs by Δαs ∼ 1. The other component is produced by environment effects and has the same M* and αs as the star-forming galaxies but an amplitude that is strongly dependent on environment. Subsequent merging of quenched galaxies will modify these predictions somewhat in the denser environments, mildly increasing M* and making αs slightly more negative. All of these detailed quantitative inter-relationships between the Schechter parameters of the star-forming and passive galaxies, across a broad range of environments, are indeed seen to high accuracy in the SDSS, lending strong support to our simple empirically based model. We find that the amount of post-quenching "dry merging" that could have occurred is quite constrained. Our model gives a prediction for the mass function of the population of transitory objects that are in the process of being quenched. Our simple empirical laws for the cessation of star formation in galaxies also naturally produce the "anti-hierarchical" run of mean age with mass for passive galaxies, as well as the qualitative variation of formation timescale indicated by the relative α-element abundances.

We present spectroscopic redshifts of a large sample of galaxies with IAB < 22.5 in the COSMOS field, measured from spectra of 10,644 objects that have been obtained in the first two years of observations in the zCOSMOS-bright redshift survey. These include a statistically complete subset of 10,109 objects. The average accuracy of individual redshifts is 110 km s−1, independent of redshift. The reliability of individual redshifts is described by a Confidence Class that has been empirically calibrated through repeat spectroscopic observations of over 600 galaxies. There is very good agreement between spectroscopic and photometric redshifts for the most secure Confidence Classes. For the less secure Confidence Classes, there is a good correspondence between the fraction of objects with a consistent photometric redshift and the spectroscopic repeatability, suggesting that the photometric redshifts can be used to indicate which of the less secure spectroscopic redshifts are likely right and which are probably wrong, and to give an indication of the nature of objects for which we failed to determine a redshift. Using this approach, we can construct a spectroscopic sample that is 99% reliable and which is 88% complete in the sample as a whole, and 95% complete in the redshift range 0.5 < z < 0.8. The luminosity and mass completeness levels of the zCOSMOS-bright sample of galaxies is also discussed.

We describe the construction and general features of VIPERS, the VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey. This `Large Programme' has been using the ESO VLT with the aim of building a spectroscopic sample of ~100,000 galaxies with i_{AB}<22.5 and 0.5

We present in this paper the general real- and redshift-space clustering properties of galaxies as measured in the first data release of the VIPERS survey. VIPERS is a large redshift survey designed to probe the distant Universe and its large-scale structure at 0.5 < z < 1.2. We describe in this analysis the global properties of the sample and discuss the survey completeness and associated corrections. This sample allows us to measure the galaxy clustering with an unprecedented accuracy at these redshifts. From the redshift-space distortions observed in the galaxy clustering pattern we provide a first measurement of the growth rate of structure at z = 0.8: f\sigma_8 = 0.47 +/- 0.08. This is completely consistent with the predictions of standard cosmological models based on Einstein gravity, although this measurement alone does not discriminate between different gravity models.

The Euclid space telescope will measure the shapes and redshifts of galaxies to reconstruct the expansion history of the Universe and the growth of cosmic structures. Estimation of the expected performance of the experiment, in terms of predicted constraints on cosmological parameters, has so far relied on different methodologies and numerical implementations, developed for different observational probes and for their combination. In this paper we present validated forecasts, that combine both theoretical and observational expertise for different cosmological probes. This is presented to provide the community with reliable numerical codes and methods for Euclid cosmological forecasts. We describe in detail the methodology adopted for Fisher matrix forecasts, applied to galaxy clustering, weak lensing and their combination. We estimate the required accuracy for Euclid forecasts and outline a methodology for their development. We then compare and improve different numerical implementations, reaching uncertainties on the errors of cosmological parameters that are less than the required precision in all cases. Furthermore, we provide details on the validated implementations that can be used by the reader to validate their own codes if required. We present new cosmological forecasts for Euclid. We find that results depend on the specific cosmological model and remaining freedom in each setup, i.e. flat or non-flat spatial cosmologies, or different cuts at nonlinear scales. The validated numerical implementations can now be reliably used for any setup. We present results for an optimistic and a pessimistic choice of such settings. We demonstrate that the impact of cross-correlations is particularly relevant for models beyond a cosmological constant and may allow us to increase the dark energy Figure of Merit by at least a factor of three.

We present the first Public Data Release (PDR-1) of the VIMOS Public Extragalactic Survey (VIPERS). It comprises 57 204 spectroscopic measurements together with all additional information necessary for optimal scientific exploitation of the data, in particular the associated photometric measurements and quantification of the photometric and survey completeness. VIPERS is an ESO Large Programme designed to build a spectroscopic sample of ' 100 000 galaxies with iAB < 22.5 and 0.5 < z < 1.5 with high sampling rate (~45%). The survey spectroscopic targets are selected from the CFHTLS-Wide five-band catalogues in the W1 and W4 fields. The final survey will cover a total area of nearly 24 deg2, for a total comoving volume between z = 0.5 and 1.2 of ~4x10^7 h^(-3)Mpc^3 and a median galaxy redshift of z~0.8. The release presented in this paper includes data from virtually the entire W4 field and nearly half of the W1 area, thus representing 64% of the final dataset. We provide a detailed description of sample selection, observations and data reduction procedures; we summarise the global properties of the spectroscopic catalogue and explain the associated data products and their use, and provide all the details for accessing the data through the survey database (http://vipers.inaf.it) where all information can be queried interactively.

Euclid is an ESA mission designed to constrain the properties of dark energy and gravity via weak gravitational lensing and galaxy clustering. It will carry out a wide area imaging and spectroscopy survey (EWS) in visible and near-infrared, covering roughly 15,000 square degrees of extragalactic sky on six years. The wide-field telescope and instruments are optimized for pristine PSF and reduced straylight, producing very crisp images. This paper presents the building of the Euclid reference survey: the sequence of pointings of EWS, Deep fields, Auxiliary fields for calibrations, and spacecraft movements followed by Euclid as it operates in a step-and-stare mode from its orbit around the Lagrange point L2. Each EWS pointing has four dithered frames; we simulate the dither pattern at pixel level to analyse the effective coverage. We use up-to-date models for the sky background to define the Euclid region-of-interest (RoI). The building of the reference survey is highly constrained from calibration cadences, spacecraft constraints and background levels; synergies with ground-based coverage are also considered. Via purposely-built software optimized to prioritize best sky areas, produce a compact coverage, and ensure thermal stability, we generate a schedule for the Auxiliary and Deep fields observations and schedule the RoI with EWS transit observations. The resulting reference survey RSD_2021A fulfills all constraints and is a good proxy for the final solution. Its wide survey covers 14,500 square degrees. The limiting AB magnitudes ($5\sigma$ point-like source) achieved in its footprint are estimated to be 26.2 (visible) and 24.5 (near-infrared); for spectroscopy, the H$_\alpha$ line flux limit is $2\times 10^{-16}$ erg cm$^{-2}$ s$^{-1}$ at 1600 nm; and for diffuse emission the surface brightness limits are 29.8 (visible) and 28.4 (near-infrared) mag arcsec$^{-2}$.

We present the full public data release (PDR-2) of the VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS), performed at the ESO VLT. We release redshifts, spectra, CFHTLS magnitudes and ancillary information (as masks and weights) for a complete sample of 86 775 galaxies (plus 4732 other objects, including stars and serendipitous galaxies); we also include their full photometrically-selected parent catalogue. The sample is magnitude limited to i AB ≤ 22.5, with an additional colour-colour pre-selection devised as to exclude galaxies at z < 0.5. This practically doubles the effective sampling of the VIMOS spectrograph over the range 0.5 < z < 1.2 (reaching 47% on average), yielding a final median local galaxy density close to 5 × 10 -3 h 3 Mpc -3 . The total area spanned by the final data set is ≃ 23.5 deg 2 , corresponding to 288 VIMOS fields with marginal overlaps, split over two regions within the CFHTLS-Wide W1 and W4 equatorial fields (at RA ≃ 2 and ≃ 22 h, respectively). Spectra were observed at a resolution R = 220, covering a wavelength range 5500−9500 Å. Data reduction and redshift measurements were performed through a fully automated pipeline; all redshift determinations were then visually validated and assigned a quality flag. Measurements with a quality flag ≥ 2 are shown to have a confidence level of 96% or larger and make up 88% of all measured galaxy redshifts (76 552 out of 86 775), constituting the VIPERS prime catalogue for statistical investigations. For this sample the rms redshift error, estimated using repeated measurements of about 3000 galaxies, is found to be σ z = 0.00054(1 + z ). All data are available at http://vipers.inaf.it and on the ESO Archive.

Forthcoming large photometric surveys for cosmology require precise and accurate photometric redshift (photo- z ) measurements for the success of their main science objectives. However, to date, no method has been able to produce photo- z s at the required accuracy using only the broad-band photometry that those surveys will provide. An assessment of the strengths and weaknesses of current methods is a crucial step in the eventual development of an approach to meet this challenge. We report on the performance of 13 photometric redshift code single value redshift estimates and redshift probability distributions (PDZs) on a common set of data, focusing particularly on the 0.2 − 2.6 redshift range that the Euclid mission will probe. We designed a challenge using emulated Euclid data drawn from three photometric surveys of the COSMOS field. The data was divided into two samples: one calibration sample for which photometry and redshifts were provided to the participants; and the validation sample, containing only the photometry to ensure a blinded test of the methods. Participants were invited to provide a redshift single value estimate and a PDZ for each source in the validation sample, along with a rejection flag that indicates the sources they consider unfit for use in cosmological analyses. The performance of each method was assessed through a set of informative metrics, using cross-matched spectroscopic and highly-accurate photometric redshifts as the ground truth. We show that the rejection criteria set by participants are efficient in removing strong outliers, that is to say sources for which the photo- z deviates by more than 0.15(1 + z ) from the spectroscopic-redshift (spec- z ). We also show that, while all methods are able to provide reliable single value estimates, several machine-learning methods do not manage to produce useful PDZs. We find that no machine-learning method provides good results in the regions of galaxy color-space that are sparsely populated by spectroscopic-redshifts, for example z > 1. However they generally perform better than template-fitting methods at low redshift ( z < 0.7), indicating that template-fitting methods do not use all of the information contained in the photometry. We introduce metrics that quantify both photo- z precision and completeness of the samples (post-rejection), since both contribute to the final figure of merit of the science goals of the survey (e.g., cosmic shear from Euclid ). Template-fitting methods provide the best results in these metrics, but we show that a combination of template-fitting results and machine-learning results with rejection criteria can outperform any individual method. On this basis, we argue that further work in identifying how to best select between machine-learning and template-fitting approaches for each individual galaxy should be pursued as a priority.

The combination and cross-correlation of the upcoming Euclid data with cosmic microwave background (CMB) measurements is a source of great expectation since it will provide the largest lever arm of epochs, ranging from recombination to structure formation across the entire past light cone. In this work, we present forecasts for the joint analysis of Euclid and CMB data on the cosmological parameters of the standard cosmological model and some of its extensions. This work expands and complements the recently published forecasts based on Euclid -specific probes, namely galaxy clustering, weak lensing, and their cross-correlation. With some assumptions on the specifications of current and future CMB experiments, the predicted constraints are obtained from both a standard Fisher formalism and a posterior-fitting approach based on actual CMB data. Compared to a Euclid -only analysis, the addition of CMB data leads to a substantial impact on constraints for all cosmological parameters of the standard Λ-cold-dark-matter model, with improvements reaching up to a factor of ten. For the parameters of extended models, which include a redshift-dependent dark energy equation of state, non-zero curvature, and a phenomenological modification of gravity, improvements can be of the order of two to three, reaching higher than ten in some cases. The results highlight the crucial importance for cosmological constraints of the combination and cross-correlation of Euclid probes with CMB data.