Abstract Hyper Suprime-Cam (HSC) is a wide-field imaging camera on the prime focus of the 8.2-m Subaru telescope on the summit of Mauna Kea in Hawaii. A team of scientists from Japan, Taiwan, and Princeton University is using HSC to carry out a 300-night multi-band imaging survey of the high-latitude sky. The survey includes three layers: the Wide layer will cover 1400 deg2 in five broad bands (grizy), with a 5 σ point-source depth of r ≈ 26. The Deep layer covers a total of 26 deg2 in four fields, going roughly a magnitude fainter, while the UltraDeep layer goes almost a magnitude fainter still in two pointings of HSC (a total of 3.5 deg2). Here we describe the instrument, the science goals of the survey, and the survey strategy and data processing. This paper serves as an introduction to a special issue of the Publications of the Astronomical Society of Japan, which includes a large number of technical and scientific papers describing results from the early phases of this survey.

Abstract This paper presents the second data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, a wide-field optical imaging survey using the 8.2 m Subaru Telescope. The release includes data from 174 nights of observation through 2018 January. The Wide layer data cover about 300 deg$^2$ in all five broad-band filters ($grizy$) to the nominal survey exposure (10 min in $gr$ and 20 min in $izy$). Partially observed areas are also included in the release; about 1100 deg$^2$ is observed in at least one filter and one exposure. The median seeing in the i-band is ${0_{.}^{\prime \prime }6}$, demonstrating the superb image quality of the survey. The Deep (26 deg$^2$) and UltraDeep (4 deg$^2$) data are jointly processed and the UltraDeep-COSMOS field reaches an unprecedented depth of $i\sim 28$ at $5 \, \sigma$ for point sources. In addition to the broad-band data, narrow-band data are also available in the Deep and UltraDeep fields. This release includes a major update to the processing pipeline, including improved sky subtraction, PSF modeling, object detection, and artifact rejection. The overall data quality has been improved, but this release is not without problems; there is a persistent deblender problem as well as new issues with masks around bright stars. The user is encouraged to review the issue list before utilizing the data for scientific explorations. All the image products as well as catalog products are available for download. The catalogs are also loaded into a database, which provides an easy interface for users to retrieve data for objects of interest. In addition to these main data products, detailed galaxy shape measurements withheld from Public Data Release 1 (PDR1) are now available to the community. The shape catalog is drawn from the S16A internal release, which has a larger area than PDR1 (160 deg$^2$). All products are available at the data release site, https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp/.

The Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP) is a three-layered imaging survey aimed at addressing some of the most outstanding questions in astronomy today, including the nature of dark matter and dark energy. The survey has been awarded 300 nights of observing time at the Subaru Telescope and it started in March 2014. This paper presents the first public data release of HSC-SSP. This release includes data taken in the first 1.7 years of observations (61.5 nights) and each of the Wide, Deep, and UltraDeep layers covers about 108, 26, and 4 square degrees down to depths of i~26.4, ~26.5, and ~27.0 mag, respectively (5sigma for point sources). All the layers are observed in five broad bands (grizy), and the Deep and UltraDeep layers are observed in narrow bands as well. We achieve an impressive image quality of 0.6 arcsec in the i-band in the Wide layer. We show that we achieve 1-2 per cent PSF photometry (rms) both internally and externally (against Pan-STARRS1), and ~10 mas and 40 mas internal and external astrometric accuracy, respectively. Both the calibrated images and catalogs are made available to the community through dedicated user interfaces and database servers. In addition to the pipeline products, we also provide value-added products such as photometric redshifts and a collection of public spectroscopic redshifts. Detailed descriptions of all the data can be found online. The data release website is https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp/.

Abstract The evolution of the quasar luminosity function (QLF) is fundamental to understanding the cosmic evolution of black holes (BHs) through their accretion phases. In the era of the James Webb Space Telescope (JWST), Euclid, and Nancy Grace Roman Space Telescope, their unprecedented detection sensitivity and wide survey area can unveil the low-luminosity quasar and low-mass BH population, and provide new insights into quasar host galaxies. We present a theoretical model describing BH growth from initial seeding at z ≳ 20 to ∼ 4, incorporating the duration of accretion episodes, the distribution of Eddington ratios, and the mass dependency of BH accretion rates. By constraining the model parameters with the observed QLFs at 4 ≤ z ≤ 6 across a wide UV luminosity range, we find that the high-redshift BH population grows rapidly at z ≳ 6, and decelerates the pace in subsequent epochs. Toward lower redshifts ( z < 6), mass-dependent accretion inhibits the growth of high-mass BHs with M • > 10 8 M ⊙ , leading to mass saturation at M • ≳ 10 10 M ⊙ . We predict the BH mass function down to M • ∼ 10 6 M ⊙ for both unobscured and obscured quasar populations at 4 ≤ z ≤ 11, offering a benchmark for future observational tests. Our model accounts for the presence of both bright and faint quasars at z > 4, including those discovered by JWST. Furthermore, our findings suggest two distinct pathways for the early assembly of the BH–galaxy mass correlation: the population with a BH-to-stellar-mass ratio near the local value of M • / M ⋆ ≃ 5 × 10 −3 maintains proximity to the relation via moderate growth, while the population that begins to grow above the local relation becomes as overmassive as M • / M ⋆ ∼ 0.01–0.1 by z ∼ 6 via rapid mass accretion.

Abstract We present the study on the relationship between supermassive black holes (SMBHs) and their host galaxies using our variability-selected active galactic nuclei (AGNs) sample ( i AB ≤ 25.9 and z ≤ 4.5) constructed from the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program Ultradeep survey in the COSMOS field. We estimated the black hole (BH) mass ( M BH = 10 5.5−10 M ⊙ ) based on the single-epoch virial method and the total stellar mass ( M star = 10 10−12 M ⊙ ) by separating the AGN component with spectral energy distribution fitting. We found that the redshift evolution of the BH–stellar mass ratio ( M BH / M star ) depends on the M BH , which is caused by no significant correlation between M BH and M star . Variable AGNs with massive SMBHs ( M BH > 10 9 M ⊙ ) at 1.5 < z < 3 show considerably higher BH–stellar mass ratios (> ∼1%) than the BH–bulge ratios ( M BH / M bulge ) observed in the local Universe for the same BH range. This implies that there is a typical growth path of massive SMBHs, which is faster than the formation of the bulge component as final products seen in the present day. For the low-mass SMBHs ( M BH < 10 8 M ⊙ ) at 0.5 < z < 3, on the other hand, variable AGNs show similar BH–stellar mass ratios with the local objects (∼0.1%), but smaller than those observed at z > 4. We interpret that host galaxies harboring less massive SMBHs at intermediate redshift have already acquired sufficient stellar mass, although high- z galaxies are still in the early stage of galaxy formation relative to those at the intermediate/local Universe.