Building on the legacy of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-I and II), SDSS-III is a program of four spectroscopic surveys on three scientific themes: dark energy and cosmological parameters, the history and structure of the Milky Way, and the population of giant planets around other stars. In keeping with SDSS tradition, SDSS-III will provide regular public releases of all its data, beginning with SDSS Data Release 8 (DR8), which was made public in 2011 January and includes SDSS-I and SDSS-II images and spectra reprocessed with the latest pipelines and calibrations produced for the SDSS-III investigations. This paper presents an overview of the four surveys that comprise SDSS-III. The Baryon Oscillation Spectroscopic Survey will measure redshifts of 1.5 million massive galaxies and Lyα forest spectra of 150,000 quasars, using the baryon acoustic oscillation feature of large-scale structure to obtain percent-level determinations of the distance scale and Hubble expansion rate at z < 0.7 and at z ≈ 2.5. SEGUE-2, an already completed SDSS-III survey that is the continuation of the SDSS-II Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE), measured medium-resolution (R = λ/Δλ ≈ 1800) optical spectra of 118,000 stars in a variety of target categories, probing chemical evolution, stellar kinematics and substructure, and the mass profile of the dark matter halo from the solar neighborhood to distances of 100 kpc. APOGEE, the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment, will obtain high-resolution (R ≈ 30,000), high signal-to-noise ratio (S/N ⩾ 100 per resolution element), H-band (1.51 μm < λ < 1.70 μm) spectra of 105 evolved, late-type stars, measuring separate abundances for ∼15 elements per star and creating the first high-precision spectroscopic survey of all Galactic stellar populations (bulge, bar, disks, halo) with a uniform set of stellar tracers and spectral diagnostics. The Multi-object APO Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey (MARVELS) will monitor radial velocities of more than 8000 FGK stars with the sensitivity and cadence (10–40 m s−1, ∼24 visits per star) needed to detect giant planets with periods up to two years, providing an unprecedented data set for understanding the formation and dynamical evolution of giant planet systems. As of 2011 January, SDSS-III has obtained spectra of more than 240,000 galaxies, 29,000 z ⩾ 2.2 quasars, and 140,000 stars, including 74,000 velocity measurements of 2580 stars for MARVELS.

ABSTRACT The Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) presents the first spectroscopic data from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). This ninth data release (DR9) of the SDSS project includes 535,995 new galaxy spectra (median z ∼ 0.52), 102,100 new quasar spectra (median z ∼ 2.32), and 90,897 new stellar spectra, along with the data presented in previous data releases. These spectra were obtained with the new BOSS spectrograph and were taken between 2009 December and 2011 July. In addition, the stellar parameters pipeline, which determines radial velocities, surface temperatures, surface gravities, and metallicities of stars, has been updated and refined with improvements in temperature estimates for stars with T eff < 5000 K and in metallicity estimates for stars with [Fe/H] > -0.5. DR9 includes new stellar parameters for all stars presented in DR8, including stars from SDSS-I and II, as well as those observed as part of the SEGUE-2. The astrometry error introduced in the DR8 imaging catalogs has been corrected in the DR9 data products. The next data release for SDSS-III will be in Summer 2013, which will present the first data from the APOGEE along with another year of data from BOSS, followed by the final SDSS-III data release in 2014 December.

The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) started a new phase in August 2008, with new instrumentation and new surveys focused on Galactic structure and chemical evolution, measurements of the baryon oscillation feature in the clustering of galaxies and the quasar Ly alpha forest, and a radial velocity search for planets around ~8000 stars. This paper describes the first data release of SDSS-III (and the eighth counting from the beginning of the SDSS). The release includes five-band imaging of roughly 5200 deg^2 in the Southern Galactic Cap, bringing the total footprint of the SDSS imaging to 14,555 deg^2, or over a third of the Celestial Sphere. All the imaging data have been reprocessed with an improved sky-subtraction algorithm and a final, self-consistent photometric recalibration and flat-field determination. This release also includes all data from the second phase of the Sloan Extension for Galactic Understanding and Evolution (SEGUE-2), consisting of spectroscopy of approximately 118,000 stars at both high and low Galactic latitudes. All the more than half a million stellar spectra obtained with the SDSS spectrograph have been reprocessed through an improved stellar parameters pipeline, which has better determination of metallicity for high metallicity stars.

The third generation of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III) took data from 2008 to 2014 using the original SDSS wide-field imager, the original and an upgraded multi-object fiber-fed optical spectrograph, a new near-infrared high-resolution spectrograph, and a novel optical interferometer. All the data from SDSS-III are now made public. In particular, this paper describes Data Release 11 (DR11) including all data acquired through 2013 July, and Data Release 12 (DR12) adding data acquired through 2014 July (including all data included in previous data releases), marking the end of SDSS-III observing. Relative to our previous public release (DR10), DR12 adds one million new spectra of galaxies and quasars from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) over an additional 3000 sq. deg of sky, more than triples the number of H-band spectra of stars as part of the Apache Point Observatory (APO) Galactic Evolution Experiment (APOGEE), and includes repeated accurate radial velocity measurements of 5500 stars from the Multi-Object APO Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey (MARVELS). The APOGEE outputs now include measured abundances of 15 different elements for each star. In total, SDSS-III added 2350 sq. deg of ugriz imaging; 155,520 spectra of 138,099 stars as part of the Sloan Exploration of Galactic Understanding and Evolution 2 (SEGUE-2) survey; 2,497,484 BOSS spectra of 1,372,737 galaxies, 294,512 quasars, and 247,216 stars over 9376 sq. deg; 618,080 APOGEE spectra of 156,593 stars; and 197,040 MARVELS spectra of 5,513 stars. Since its first light in 1998, SDSS has imaged over 1/3 of the Celestial sphere in five bands and obtained over five million astronomical spectra.

The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) will search for planets transiting bright and nearby stars. TESS has been selected by NASA for launch in 2017 as an Astrophysics Explorer mission. The spacecraft will be placed into a highly elliptical 13.7-day orbit around the Earth. During its two-year mission, TESS will employ four wide-field optical CCD cameras to monitor at least 200,000 main-sequence dwarf stars with I = 4-13 for temporary drops in brightness caused by planetary transits. Each star will be observed for an interval ranging from one month to one year, depending mainly on the star's ecliptic latitude. The longest observing intervals will be for stars near the ecliptic poles, which are the optimal locations for follow-up observations with the James Webb Space Telescope. Brightness measurements of preselected target stars will be recorded every 2 min, and full frame images will be recorded every 30 min. TESS stars will be 10-100 times brighter than those surveyed by the pioneering Kepler mission. This will make TESS planets easier to characterize with follow-up observations. TESS is expected to find more than a thousand planets smaller than Neptune, including dozens that are comparable in size to the Earth. Public data releases will occur every four months, inviting immediate community-wide efforts to study the new planets. The TESS legacy will be a catalog of the nearest and brightest stars hosting transiting planets, which will endure as highly favorable targets for detailed investigations.

The Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) is designed to measure the scale of baryon acoustic oscillations (BAO) in the clustering of matter over a larger volume than the combined efforts of all previous spectroscopic surveys of large-scale structure. BOSS uses 1.5 million luminous galaxies as faint as i = 19.9 over 10,000 deg2 to measure BAO to redshifts z < 0.7. Observations of neutral hydrogen in the Lyα forest in more than 150,000 quasar spectra (g < 22) will constrain BAO over the redshift range 2.15 < z < 3.5. Early results from BOSS include the first detection of the large-scale three-dimensional clustering of the Lyα forest and a strong detection from the Data Release 9 data set of the BAO in the clustering of massive galaxies at an effective redshift z = 0.57. We project that BOSS will yield measurements of the angular diameter distance dA to an accuracy of 1.0% at redshifts z = 0.3 and z = 0.57 and measurements of H(z) to 1.8% and 1.7% at the same redshifts. Forecasts for Lyα forest constraints predict a measurement of an overall dilation factor that scales the highly degenerate DA(z) and H−1(z) parameters to an accuracy of 1.9% at z ∼ 2.5 when the survey is complete. Here, we provide an overview of the selection of spectroscopic targets, planning of observations, and analysis of data and data quality of BOSS.

The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS ) will search for planets transiting bright and nearby stars. TESS has been selected by NASA for launch in 2017 as an Astrophysics Explorer mission. The spacecraft will be placed into a highly elliptical 13.7-day orbit around the Earth. During its two-year mission, TESS will employ four wide-field optical CCD cameras to monitor at least 200,000 main-sequence dwarf stars with I_C (approximately less than) 13 for temporary drops in brightness caused by planetary transits. Each star will be observed for an interval ranging from one month to one year, depending mainly on the star's ecliptic latitude. The longest observing intervals will be for stars near the ecliptic poles, which are the optimal locations for follow-up observations with the James Webb Space Telescope. Brightness measurements of preselected target stars will be recorded every 2 min, and full frame images will be recorded every 30 min. TESS stars will be 10-100 times brighter than those surveyed by the pioneering Kepler mission. This will make TESS planets easier to characterize with follow-up observations. TESS is expected to find more than a thousand planets smaller than Neptune, including dozens that are comparable in size to the Earth. Public data releases will occur every four months, inviting immediate community-wide efforts to study the new planets. The TESS legacy will be a catalog of the nearest and brightest stars hosting transiting planets, which will endure as highly favorable targets for detailed investigations.

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.

The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) has been in operation since 2000 April. This paper presents the Tenth Public Data Release (DR10) from its current incarnation, SDSS-III. This data release includes the first spectroscopic data from the Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE), along with spectroscopic data from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) taken through 2012 July. The APOGEE instrument is a near-infrared R ∼ 22,500 300 fiber spectrograph covering 1.514–1.696 μm. The APOGEE survey is studying the chemical abundances and radial velocities of roughly 100,000 red giant star candidates in the bulge, bar, disk, and halo of the Milky Way. DR10 includes 178,397 spectra of 57,454 stars, each typically observed three or more times, from APOGEE. Derived quantities from these spectra (radial velocities, effective temperatures, surface gravities, and metallicities) are also included. DR10 also roughly doubles the number of BOSS spectra over those included in the Ninth Data Release. DR10 includes a total of 1,507,954 BOSS spectra comprising 927,844 galaxy spectra, 182,009 quasar spectra, and 159,327 stellar spectra selected over 6373.2 deg2.

We measure the large-scale cross-correlation of quasars with the Lyα forest absorption, using over 164,000 quasars from Data Release 11 of the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey. We extend the previous study of roughly 60,000 quasars from Data Release 9 to larger separations, allowing a measurement of the Baryonic Acoustic Oscillation (BAO) scale along the line of sight c /( H ( z = 2.36) r s ) = 9.0±0.3 and across the line of sight D A ( z = 2.36)/ r s = 10.8±0.4, consistent with CMB and other BAO data. Using the best fit value of the sound horizon from Planck data ( r s = 147.49 Mpc), we can translate these results to a measurement of the Hubble parameter of H ( z = 2.36) = 226±8 km s −1 Mpc −1 and of the angular diameter distance of D A ( z = 2.36) = 1590±60 Mpc. The measured cross-correlation function and an update of the code to fit the BAO scale (baofit) are made publicly available.