The Multiband Imaging Photometer for Spitzer (MIPS) provides long-wavelength capability for the mission in imaging bands at 24, 70, and 160 μm and measurements of spectral energy distributions between 52 and 100 μm at a spectral resolution of about 7%. By using true detector arrays in each band, it provides both critical sampling of the Spitzer point-spread function and relatively large imaging fields of view, allowing for substantial advances in sensitivity, angular resolution, and efficiency of areal coverage compared with previous space far-infrared capabilities. The 24 μm array has excellent photometric properties, and measurements with rms relative errors of about 1% can be obtained. The two longer-wavelength arrays use detectors with poor photometric stability, but a system of onboard stimulators used for relative calibration, combined with a unique data pipeline, produce good photometry with rms relative errors of less than 10%.

The final product of galaxy evolution through cosmic time is the population of galaxies in the local universe. These galaxies are also those that can be studied in most detail, thus providing a stringent benchmark for our understanding of galaxy evolution. Through the huge success of spectroscopic single-fiber, statistical surveys of the Local Universe in the last decade, it has become clear, however, that an authoritative observational description of galaxies will involve measuring their spatially resolved properties over their full optical extent for a statistically significant sample. We present here the Calar Alto Legacy Integral Field Area (CALIFA) survey, which has been designed to provide a first step in this direction. We summarize the survey goals and design, including sample selection and observational strategy. We also showcase the data taken during the first observing runs (June/July 2010) and outline the reduction pipeline, quality control schemes and general characteristics of the reduced data.

We show that measures of star formation rates (SFRs) for infrared galaxies using either single-band 24 um or extinction-corrected Paschen-alpha luminosities are consistent in the total infrared luminosity = L(TIR) ~ 10^10 L_sun range. MIPS 24 micron photometry can yield star formation rates accurately from this luminosity upward: SFR(M_sun/yr) = 7.8 x 10^-10 L(24 um, L_sun) from L(TIR) = 5 x 10^9 L_sun to 10^11 L_sun, and SFR = 7.8 x 10^-10 L(24 um, L_sun) x (7.76 x 10^-11 L(24))^0.048 for higher L(TIR). For galaxies with L(TIR) >= 10^10 L_sun, these new expressions should provide SFRs to within 0.2 dex. For L(TIR) >= 10^11 L_sun, we find that the SFR of infrared galaxies is significantly underestimated using extinction-corrected Pa-alpha (and presumably using any other optical or near infrared recombination lines). As a part of this work, we constructed spectral energy distribution (SED) templates for eleven luminous and ultraluminous purely star forming infrared galaxies (LIRGs and ULIRGs) and over the spectral range 0.4 microns to 30 cm. We use these templates and the SINGS data to construct average templates from 5 microns to 30 cm for infrared galaxies with L(TIR) = 5 x 10^9 to 10^13 L_sun. All of these templates are made available on line.

We use a 24 μm-selected sample containing more than 8000 sources to study the evolution of star-forming galaxies in the redshift range from z = 0 to z ~ 3. We obtain photometric redshifts for most of the sources in our survey using a method based on empirically built templates spanning from ultraviolet to mid-infrared wavelengths. The accuracy of these redshifts is better than 10% for 80% of the sample. The derived redshift distribution of the sources detected by our survey peaks at around z = 0.6-1.0 (the location of the peak being affected by cosmic variance) and decays monotonically from z ~ 1 to z ~ 3. We have fitted infrared luminosity functions in several redshift bins in the range 0 < z ≲ 3. Our results constrain the density and/or luminosity evolution of infrared-bright star-forming galaxies. The typical infrared luminosity (L*) decreases by an order of magnitude from z ~ 2 to the present. The cosmic star formation rate (SFR) density goes as (1 + z)4.0±0.2 from z = 0 to 0.8. From z = 0.8 to z ~ 1.2, the SFR density continues rising with a smaller slope. At 1.2 < z ≲ 3, the cosmic SFR density remains roughly constant. The SFR density is dominated at low redshift (z ≲ 0.5) by galaxies that are not very luminous in the infrared (LTIR < 1011 L☉, where LTIR is the total infrared luminosity, integrated from 8 to 1000 μm). The contribution from luminous and ultraluminous infrared galaxies (LTIR > 1011 L☉) to the total SFR density increases steadily from z ~ 0 up to z ~ 2.5, forming at least half of the newly born stars by z ~ 1.5. Ultraluminous infrared galaxies (LTIR > 1012 L☉) play a rapidly increasing role for z ≳ 1.3.

Aims. We investigate the fueling and the feedback of star formation and nuclear activity in NGC 1068, a nearby (D = 14 Mpc) Seyfert 2 barred galaxy, by analyzing the distribution and kinematics of the molecular gas in the disk. We aim to understand if and how gas accretion can self-regulate.

We present a highly complete and reliable mid-infrared (MIR) colour selection of luminous AGN candidates using the 3.4, 4.6, and 12 um bands of the WISE survey. The MIR colour wedge was defined using the wide-angle Bright Ultra-Hard XMM-Newton Survey (BUXS), one of the largest complete flux-limited samples of bright (f(4.5-10 keV)>6x10^{-14} erg cm^-2 s^-1) "ultra-hard" (4.5-10 keV) X-ray selected AGN to date. BUXS includes 258 objects detected over a total sky area of 44.43 deg^2 of which 251 are spectroscopically identified and classified, with 145 being type-1 AGN and 106 type-2 AGN. Our technique is designed to select objects with red MIR power-law spectral energy distributions (SED) in the three shortest bands of WISE and properly accounts for the errors in the photometry and deviations of the MIR SEDs from a pure power-law. The completeness of the MIR selection is a strong function of luminosity. At L(2-10 keV)>10^{44} erg s^-1, where the AGN is expected to dominate the MIR emission, 97.1_{-4.8}^{+2.2}% and 76.5_{-18.4}^{+13.3}% of the BUXS type-1 and type-2 AGN meet the selection. Our technique shows one of the highest reliability and efficiency of detection of the X-ray selected luminous AGN population with WISE amongst those in the literature. In the area covered by the BUXS survey our selection identifies 2755 AGN candidates detected with SNR>5 in the three shorter wavelength bands of WISE with 38.5% having a detection at 2-10 keV X-ray energies. We also analyzed the possibility of including the 22um WISE band to select AGN candidates, but neither the completeness nor the reliability of the selection improves. This is likely due to both the significantly shallower depth at 22um compared with the first three bands of WISE and star-formation contributing to the 22um emission at the WISE 22um sensitivity.

We have used the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) to map the emission of the CO(6-5) molecular line and the 432 {\mu}m continuum emission from the 300 pc-sized circumnuclear disk (CND) of the nearby Seyfert 2 galaxy NGC 1068 with a spatial resolution of ~4 pc. These observations spatially resolve the CND and, for the first time, image the dust emission, the molecular gas distribution, and the kinematics from a 7-10 pc-diameter disk that represents the submillimeter counterpart of the putative torus of NGC 1068. We fitted the nuclear spectral energy distribution of the torus using ALMA and near and mid-infrared (NIR/MIR) data with CLUMPY models. The mass and radius of the best-fit solution for the torus are both consistent with the values derived from the ALMA data alone: Mgas_torus=(1+-0.3)x10^5 Msun and Rtorus=3.5+-0.5 pc. The dynamics of the molecular gas in the torus show non-circular motions and enhanced turbulence superposed on the rotating pattern of the disk. The kinematic major axis of the CO torus is tilted relative to its morphological major axis. By contrast with the nearly edge-on orientation of the H2O megamaser disk, we have found evidence suggesting that the molecular torus is less inclined (i=34deg-66deg) at larger radii. The lopsided morphology and complex kinematics of the torus could be the signature of the Papaloizou-Pringle instability, long predicted to likely drive the dynamical evolution of active galactic nuclei (AGN) tori.

Abstract We present deep James Webb Space Telescope (JWST)/Mid-Infrared Instrument (MIRI) F560W observations of a flux-limited, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)-selected sample of 28 galaxies at z = 0.5–3.7 in the Hubble Ultra Deep Field (HUDF). The data from the MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS) reveal the stellar structure of the HUDF galaxies at rest-frame wavelengths of λ > 1 μ m for the first time. We revise the stellar mass estimates using new JWST photometry and find good agreement with pre-JWST analyses; the few discrepancies can be explained by blending issues in the earlier lower-resolution Spitzer data. At z ∼ 2.5, the resolved rest-frame near-infrared (1.6 μ m) structure of the galaxies is significantly more smooth and centrally concentrated than seen by the Hubble Space Telescope at rest-frame 450 nm (F160W), with effective radii of R e (F560W) = 1–5 kpc and Sérsic indices mostly close to an exponential (disk-like) profile ( n ≈ 1), up to n ≈ 5 (excluding active galactic nuclei). We find an average size ratio of R e (F560W)/ R e (F160W) ≈ 0.7 that decreases with stellar mass. The stellar structure of the ALMA-selected galaxies is indistinguishable from a HUDF reference sample of all galaxies with a MIRI flux density greater than 1 μ Jy. We supplement our analysis with custom-made, position-dependent, empirical point-spread function models for the F560W observations. The results imply that a smoother stellar structure is in place in massive gas-rich, star-forming galaxies at “Cosmic Noon,” despite a more clumpy rest-frame optical appearance, placing additional constraints on galaxy formation simulations. As a next step, matched-resolution, resolved ALMA observations will be crucial to further link the mass- and light-weighted galaxy structures to the dusty interstellar medium.

Abstract We report the discovery of Cerberus, an extremely red object detected with the MIRI Deep Imaging Survey (MIDIS) observations in the F1000W filter of the Hubble Ultra Deep Field. The object is detected at signal-to-noise ratio (S/N) ∼ 6, with F1000W ∼ 27 mag, and undetected in the NIRCam data gathered by the JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), fainter than the 30.0–30.5 mag 5 σ detection limits in individual bands, as well as in the MIDIS F560W ultradeep data (∼29 mag, 5 σ ). Analyzing the spectral energy distribution built with low-S/N (<5) measurements in individual optical-to-mid-infrared filters and higher-S/N (≳5) measurements in stacked NIRCam data, we discuss the possible nature of this red NIRCam-dark source using a battery of codes. We discard the possibility of Cerberus being a solar system body based on the <0.″016 proper motion in the 1 yr apart JADES and MIDIS observations. A substellar Galactic nature is deemed unlikely, given that the Cerberus’s relatively flat NIRCam-to-NIRCam and very red NIRCam-to-MIRI flux ratios are not consistent with any brown dwarf model. The extragalactic nature of Cerberus offers three possibilities: (1) a z ∼ 0.4 galaxy with strong emission from polycyclic aromatic hydrocarbons—the very low inferred stellar mass, M ⋆ = 10 5 –10 6 M ⊙ , makes this possibility highly improbable; (2) a dusty galaxy at z ∼ 4 with an inferred stellar mass M ⋆ ∼ 10 8 M ⊙ ; and (3) a galaxy with observational properties similar to those of the reddest little red dots discovered around z ∼ 7, but Cerberus lying at z ∼ 15, with the rest-frame optical dominated by emission from a dusty torus or a dusty starburst.