The aim of this paper is to set constraints of the epochs of early-type galaxy formation through the 'archaeology' of the stellar populations in local galaxies. Using our models of absorption line indices that account for variable abundance ratios, we derive the stellar population parameters of 124 early-type galaxies in high and low density environments. We find that all three parameters age, metallicity, and alpha/Fe ratio are correlated with velocity dispersion. We further find evidence for an influence of the environment on the stellar population properties. Massive early-type galaxies in low-density environments appear on average ~2 Gyrs younger and slightly more metal-rich than their counterparts in high density environments. No offsets in the alpha/Fe ratios, instead, are detected. We translate the derived ages and alpha/Fe ratios into star formation histories. We show that most star formation activity in early-type galaxies is expected to have happened between redshifts 3 and 5 in high density and between redshifts 1 and 2 in low density environments. We conclude that at least 50 per cent of the total stellar mass density must have already formed at z 1, in good agreement with observational estimates of the total stellar mass density as a function of redshift. Our results suggest that significant mass growth in the early-type galaxy population below z 1 must be restricted to less massive objects, and a significant increase of the stellar mass density between redshifts 1 and 2 should be present caused mainly by the field galaxy population. The results of this paper further imply vigorous star formation episodes in massive objects at z 2-5 and the presence of evolved ellipticals around z 1, both observationally identified as SCUBA galaxies and EROs.

Deriving the expansion history of the Universe is a major goal of modern cosmology. To date, the most accurate measurements have been obtained with Type Ia Supernovae (SNe) and Baryon Acoustic Oscillations (BAO), providing evidence for the existence of a transition epoch at which the expansion rate changes from decelerated to accelerated. However, these results have been obtained within the framework of specific cosmological models that must be implicitly or explicitly assumed in the measurement. It is therefore crucial to obtain measurements of the accelerated expansion of the Universe independently of assumptions on cosmological models. Here we exploit the unprecedented statistics provided by the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS, [1-3]) Data Release 9 to provide new constraints on the Hubble parameter H ( z ) using the cosmic chronometers approach. We extract a sample of more than 130000 of the most massive and passively evolving galaxies, obtaining five new cosmology-independent H ( z ) measurements in the redshift range 0.3 < z < 0.5, with an accuracy of ∼11–16% incorporating both statistical and systematic errors. Once combined, these measurements yield a 6% accuracy constraint of H ( z = 0.4293) = 91.8 ± 5.3 km/s/Mpc. The new data are crucial to provide the first cosmology-independent determination of the transition redshift at high statistical significance, measuring z t = 0.4 ± 0.1, and to significantly disfavor the null hypothesis of no transition between decelerated and accelerated expansion at 99.9% confidence level. This analysis highlights the wide potential of the cosmic chronometers approach: it permits to derive constraints on the expansion history of the Universe with results competitive with standard probes, and most importantly, being the estimates independent of the cosmological model, it can constrain cosmologies beyond—and including—the ΛCDM model.

We derive constraints on cosmological parameters and tests of dark energy models from the combination of baryon acoustic oscillation (BAO) measurements with cosmic microwave background (CMB) data and a recent reanalysis of Type Ia supernova (SN) data. In particular, we take advantage of high-precision BAO measurements from galaxy clustering and the Lyman-$\ensuremath{\alpha}$ forest (LyaF) in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Treating the BAO scale as an uncalibrated standard ruler, BAO data alone yield a high confidence detection of dark energy; in combination with the CMB angular acoustic scale they further imply a nearly flat universe. Adding the CMB-calibrated physical scale of the sound horizon, the combination of BAO and SN data into an ``inverse distance ladder'' yields a measurement of ${H}_{0}=67.3\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.1\text{ }\text{ }\mathrm{km}\text{ }{\mathrm{s}}^{\ensuremath{-}1}\text{ }{\mathrm{Mpc}}^{\ensuremath{-}1}$, with 1.7% precision. This measurement assumes standard prerecombination physics but is insensitive to assumptions about dark energy or space curvature, so agreement with CMB-based estimates that assume a flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ cosmology is an important corroboration of this minimal cosmological model. For constant dark energy ($\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}$), our $\mathrm{BAO}+\mathrm{SN}+\mathrm{CMB}$ combination yields matter density ${\mathrm{\ensuremath{\Omega}}}_{m}=0.301\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.008$ and curvature ${\mathrm{\ensuremath{\Omega}}}_{k}=\ensuremath{-}0.003\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.003$. When we allow more general forms of evolving dark energy, the $\mathrm{BAO}+\mathrm{SN}+\mathrm{CMB}$ parameter constraints are always consistent with flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ values at $\ensuremath{\approx}1\ensuremath{\sigma}$. While the overall ${\ensuremath{\chi}}^{2}$ of model fits is satisfactory, the LyaF BAO measurements are in moderate ($2--2.5\ensuremath{\sigma}$) tension with model predictions. Models with early dark energy that tracks the dominant energy component at high redshift remain consistent with our expansion history constraints, and they yield a higher ${H}_{0}$ and lower matter clustering amplitude, improving agreement with some low redshift observations. Expansion history alone yields an upper limit on the summed mass of neutrino species, $\ensuremath{\sum}{m}_{\ensuremath{\nu}}<0.56\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ (95% confidence), improving to $\ensuremath{\sum}{m}_{\ensuremath{\nu}}<0.25\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ if we include the lensing signal in the Planck CMB power spectrum. In a flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ model that allows extra relativistic species, our data combination yields ${N}_{\mathrm{eff}}=3.43\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.26$; while the LyaF BAO data prefer higher ${N}_{\mathrm{eff}}$ when excluding galaxy BAO, the galaxy BAO alone favor ${N}_{\mathrm{eff}}\ensuremath{\approx}3$. When structure growth is extrapolated forward from the CMB to low redshift, standard dark energy models constrained by our data predict a level of matter clustering that is high compared to most, but not all, observational estimates.

We study CPT-odd non-minimal Lorentz-symmetry violating couplings in the electroweak sector modifying the interactions between leptons, gauge mediators and the Higgs boson. The tree-level (differential) cross sections for three important electroweak processes are discussed: e+e−→ZH, e+e−→ZZ and γγ→W+W−. By considering next-generation e+e− colliders reaching center-of-mass energies at the TeV scale and the estimated improved precision for the measurements of the respective cross sections, we are able to project upper bounds on the purely time-like background 4-vector as strict as ≲10−5GeV−1, in agreement with previous work on similar Lorentz-violating couplings.

We report the discovery of eight new ultra-faint dwarf galaxy candidates in the second year of optical imaging data from the Dark Energy Survey (DES). Six of these candidates are detected at high confidence, while two lower-confidence candidates are identified in regions of non-uniform survey coverage. The new stellar systems are found by three independent automated search techniques and are identified as overdensities of stars, consistent with the isochrone and luminosity function of an old and metal-poor simple stellar population. The new systems are faint (Mv > -4.7 mag) and span a range of physical sizes (17 pc < $r_{1/2}$ < 181 pc) and heliocentric distances (25 kpc < D < 214 kpc). All of the new systems have central surface brightnesses consistent with known ultra-faint dwarf galaxies (\mu < 27.5 mag arcsec$^{-2}$). Roughly half of the DES candidates are more distant, less luminous, and/or have lower surface brightnesses than previously known Milky Way satellite galaxies. Most of the candidates are found in the southern part of the DES footprint close to the Magellanic Clouds. We find that the DES data alone exclude (p < 0.001) a spatially isotropic distribution of Milky Way satellites and that the observed distribution can be well, though not uniquely, described by an association between several of the DES satellites and the Magellanic system. Our model predicts that the full sky may hold ~100 ultra-faint galaxies with physical properties comparable to the DES satellites and that 20-30% of these would be spatially associated with the Magellanic Clouds.

Two measurements of the cosmic-ray positron fraction as a function of energy have been made using the High-Energy Antimatter Telescope (HEAT) balloon-borne instrument. The first flight took place from Fort Sumner, New Mexico, in 1994 and yielded results above the geomagnetic cutoff energy of 4.5 GeV. The second flight, from Lynn Lake, Manitoba, in 1995, permitted measurements over a larger energy interval, from 1 to 50 GeV. We present results on the positron fraction based on data from the Lynn Lake flight and compare these with the previously published results from the Fort Sumner flight. The results confirm that the positron fraction does not increase with energy above ≈ 10 GeV, although a small excess above purely secondary production cannot be ruled out. At low energies the positron fraction is slightly larger than that reported from measurements made in the 1960s. This effect could possibly be a consequence of charge dependence in the level of solar modulation.

We report the discovery of eight new Milky Way companions in of optical imaging data collected during the first year of the Dark Energy Survey (DES). Each system is identified as a statistically significant over-density of individual stars consistent with the expected isochrone and luminosity function of an old and metal-poor stellar population. The objects span a wide range of absolute magnitudes (MV from to ), physical sizes (), and heliocentric distances (). Based on the low surface brightnesses, large physical sizes, and/or large Galactocentric distances of these objects, several are likely to be new ultra-faint satellite galaxies of the Milky Way and/or Magellanic Clouds. We introduce a likelihood-based algorithm to search for and characterize stellar over-densities, as well as identify stars with high satellite membership probabilities. We also present completeness estimates for detecting ultra-faint galaxies of varying luminosities, sizes, and heliocentric distances in the first-year DES data.

ABSTRACT We describe updates to the redMaPPer algorithm, a photometric red-sequence cluster finder specifically designed for large photometric surveys. The updated algorithm is applied to of Science Verification (SV) data from the Dark Energy Survey (DES), and to the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) DR8 photometric data set. The DES SV catalog is locally volume limited and contains 786 clusters with richness (roughly equivalent to ) and . The DR8 catalog consists of 26,311 clusters with , with a sharply increasing richness threshold as a function of redshift for . The photometric redshift performance of both catalogs is shown to be excellent, with photometric redshift uncertainties controlled at the level for , rising to ∼0.02 at in DES SV. We make use of Chandra and XMM X-ray and South Pole Telescope Sunyaev–Zeldovich data to show that the centering performance and mass–richness scatter are consistent with expectations based on prior runs of redMaPPer on SDSS data. We also show how the redMaPPer photo- z and richness estimates are relatively insensitive to imperfect star/galaxy separation and small-scale star masks.

ABSTRACT We search for excess γ -ray emission coincident with the positions of confirmed and candidate Milky Way satellite galaxies using six years of data from the Fermi Large Area Telescope (LAT). Our sample of 45 stellar systems includes 28 kinematically confirmed dark-matter-dominated dwarf spheroidal galaxies (dSphs) and 17 recently discovered systems that have photometric characteristics consistent with the population of known dSphs. For each of these targets, the relative predicted γ -ray flux due to dark matter annihilation is taken from kinematic analysis if available, and estimated from a distance-based scaling relation otherwise, assuming that the stellar systems are DM-dominated dSphs. LAT data coincident with four of the newly discovered targets show a slight preference (each 2 σ local) for γ -ray emission in excess of the background. However, the ensemble of derived γ -ray flux upper limits for individual targets is consistent with the expectation from analyzing random blank-sky regions, and a combined analysis of the population of stellar systems yields no globally significant excess (global significance ). Our analysis has increased sensitivity compared to the analysis of 15 confirmed dSphs by Ackermann et al. The observed constraints on the DM annihilation cross section are statistically consistent with the background expectation, improving by a factor of ∼2 for large DM masses ( and ) and weakening by a factor of ∼1.5 at lower masses relative to previously observed limits.

We combine Dark Energy Survey Year 1 clustering and weak lensing data with Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and Big Bang Nucleosynthesis (BBN) experiments to constrain the Hubble constant. Assuming a flat $\Lambda$CDM model with minimal neutrino mass ($\sum m_\nu = 0.06$ eV) we find $H_0=67.2^{+1.2}_{-1.0}$ km/s/Mpc (68% CL). This result is completely independent of Hubble constant measurements based on the distance ladder, Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies (both temperature and polarization), and strong lensing constraints. There are now five data sets that: a) have no shared observational systematics; and b) each constrain the Hubble constant with a few percent level precision. We compare these five independent measurements, and find that, as a set, the differences between them are significant at the $2.1\sigma$ level ($\chi^2/dof=20.1/11$, probability to exceed=4%). This difference is low enough that we consider the data sets statistically consistent with each other. The best fit Hubble constant obtained by combining all five data sets is $H_0 = 69.1^{+0.4}_{-0.6}$ km/s/Mpc.