We present Advanced Camera for Surveys, NICMOS, and Keck adaptive-optics-assisted photometry of 20 Type Ia supernovae (SNe Ia) from the Hubble Space Telescope (HST) Cluster Supernova Survey. The SNe Ia were discovered over the redshift interval 0.623 < z < 1.415. Of these SNe Ia, 14 pass our strict selection cuts and are used in combination with the world's sample of SNe Ia to derive the best current constraints on dark energy. Of our new SNe Ia, 10 are beyond redshift z = 1, thereby nearly doubling the statistical weight of HST-discovered SNe Ia beyond this redshift. Our detailed analysis corrects for the recently identified correlation between SN Ia luminosity and host galaxy mass and corrects the NICMOS zero point at the count rates appropriate for very distant SNe Ia. Adding these SNe improves the best combined constraint on dark-energy density, ρDE(z), at redshifts 1.0 < z < 1.6 by 18% (including systematic errors). For a flat ΛCDM universe, we find ΩΛ = 0.729 ± 0.014 (68% confidence level (CL) including systematic errors). For a flat wCDM model, we measure a constant dark-energy equation-of-state parameter w = −1.013+0.068−0.073 (68% CL). Curvature is constrained to ∼0.7% in the owCDM model and to ∼2% in a model in which dark energy is allowed to vary with parameters w0 and wa. Further tightening the constraints on the time evolution of dark energy will require several improvements, including high-quality multi-passband photometry of a sample of several dozen z > 1 SNe Ia. We describe how such a sample could be efficiently obtained by targeting cluster fields with WFC3 on board HST. The updated supernova Union2.1 compilation of 580 SNe is available at http://supernova.lbl.gov/Union.

We combine high redshift Type Ia supernovae from the first 3 years of the Supernova Legacy Survey (SNLS) with other supernova (SN) samples, primarily at lower redshifts, to form a high-quality joint sample of 472 SNe (123 low-$z$, 93 SDSS, 242 SNLS, and 14 {\it Hubble Space Telescope}). SN data alone require cosmic acceleration at >99.9% confidence, including systematic effects. For the dark energy equation of state parameter (assumed constant out to at least $z=1.4$) in a flat universe, we find $w = -0.91^{+0.16}_{-0.20}(\mathrm{stat}) ^{+0.07}_{-0.14} (\mathrm{sys})$ from SNe only, consistent with a cosmological constant. Our fits include a correction for the recently discovered relationship between host-galaxy mass and SN absolute brightness. We pay particular attention to systematic uncertainties, characterizing them using a systematics covariance matrix that incorporates the redshift dependence of these effects, as well as the shape-luminosity and color-luminosity relationships. Unlike previous work, we include the effects of systematic terms on the empirical light-curve models. The total systematic uncertainty is dominated by calibration terms. We describe how the systematic uncertainties can be reduced with soon to be available improved nearby and intermediate-redshift samples, particularly those calibrated onto USNO/SDSS-like systems.

We report on work to increase the number of well-measured Type Ia supernovae (SNe Ia) at high redshifts. Light curves, including high signal-to-noise Hubble Space Telescope data, and spectra of six SNe Ia that were discovered during 2001, are presented. Additionally, for the two SNe with z > 1, we present ground-based J-band photometry from Gemini and the Very Large Telescope. These are among the most distant SNe Ia for which ground-based near-IR observations have been obtained. We add these six SNe Ia together with other data sets that have recently become available in the literature to the Union compilation. We have made a number of refinements to the Union analysis chain, the most important ones being the refitting of all light curves with the SALT2 fitter and an improved handling of systematic errors. We call this new compilation, consisting of 557 SNe, the Union2 compilation. The flat concordance ΛCDM model remains an excellent fit to the Union2 data with the best-fit constant equation-of-state parameter w = −0.997+0.050−0.054(stat)+0.077−0.082(stat + sys together) for a flat universe, or w = −1.038+0.056−0.059(stat)+0.093−0.097(stat + sys together) with curvature. We also present improved constraints on w(z). While no significant change in w with redshift is detected, there is still considerable room for evolution in w. The strength of the constraints depends strongly on redshift. In particular, at z ≳ 1, the existence and nature of dark energy are only weakly constrained by the data.

Type Ia supernovae have been used empirically as 'standard candles' to demonstrate the acceleration of the expansion of the Universe even though fundamental details, such as the nature of their progenitor systems and how the stars explode, remain a mystery. There is consensus that a white dwarf star explodes after accreting matter in a binary system, but the secondary body could be anything from a main-sequence star to a red giant, or even another white dwarf. This uncertainty stems from the fact that no recent type Ia supernova has been discovered close enough to Earth to detect the stars before explosion. Here we report early observations of supernova SN 2011fe in the galaxy M101 at a distance from Earth of 6.4 megaparsecs. We find that the exploding star was probably a carbon-oxygen white dwarf, and from the lack of an early shock we conclude that the companion was probably a main-sequence star. Early spectroscopy shows high-velocity oxygen that slows rapidly, on a timescale of hours, and extensive mixing of newly synthesized intermediate-mass elements in the outermost layers of the supernova. A companion paper uses pre-explosion images to rule out luminous red giants and most helium stars as companions to the progenitor.

We present observational constraints on the nature of dark energy using the Supernova Legacy Survey three-year sample (SNLS3) of Guy et al. and Conley et al. We use the 472 Type Ia supernovae (SNe Ia) in this sample, accounting for recently discovered correlations between SN Ia luminosity and host galaxy properties, and include the effects of all identified systematic uncertainties directly in the cosmological fits. Combining the SNLS3 data with the full WMAP7 power spectrum, the Sloan Digital Sky Survey luminous red galaxy power spectrum, and a prior on the Hubble constant H0 from SHOES, in a flat universe we find Ωm = 0.269 ± 0.015 and w = −1.061+0.069− 0.068 (where the uncertainties include all statistical and SN Ia systematic errors)—a 6.5% measure of the dark energy equation-of-state parameter w. The statistical and systematic uncertainties are approximately equal, with the systematic uncertainties dominated by the photometric calibration of the SN Ia fluxes—without these calibration effects, systematics contribute only a ∼2% error in w. When relaxing the assumption of flatness, we find Ωm = 0.271 ± 0.015, Ωk = −0.002 ± 0.006, and w = −1.069+0.091− 0.092. Parameterizing the time evolution of w as w(a) = w0 + wa(1 − a) gives w0 = −0.905 ± 0.196, wa = −0.984+1.094− 1.097 in a flat universe. All of our results are consistent with a flat, w = −1 universe. The size of the SNLS3 sample allows various tests to be performed with the SNe segregated according to their light curve and host galaxy properties. We find that the cosmological constraints derived from these different subsamples are consistent. There is evidence that the coefficient, β, relating SN Ia luminosity and color, varies with host parameters at >4σ significance (in addition to the known SN luminosity–host relation); however, this has only a small effect on the cosmological results and is currently a subdominant systematic.

Stellar Explosions Stars that are born with masses greater than eight times that of the Sun end their lives in luminous explosions known as supernovae. Over the past decade, access to improved sky surveys has revealed rare types of supernovae that are much more luminous than any of those that were known before. Gal-Yam (p. 927 ) reviews these superluminous events and groups them into three classes that share common observational and physical characteristics. Gamma-ray bursts are another type of extreme explosive events related to the death of massive stars, which occur once per day somewhere in the universe and produce short-lived bursts of gamma-ray light. Gehrels and Mészáros (p. 932 ) review what has been learned about these events since the launch of NASA's Swift (2004) and Fermi (2008) satellites. The current interpretation is that gamma-ray bursts are related to the formation of black holes. Type Ia supernovae are used as cosmological distance indicators. They are thought to be the result of the thermonuclear explosion of white dwarf stars in binary systems, but the nature of the stellar companion to the white dwarf is still debated. Dilday et al. (p. 942 ) report high-resolution spectroscopy of the supernova PTF 11kx, which was detected on 26 January 2011 by the Palomar Transient Factory survey. The data suggest a red giant star companion whose material got transferred to the white dwarf.

We present the Data Release 9 Quasar (DR9Q) catalog from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) of the Sloan Digital Sky Survey III. The catalog includes all BOSS objects that were targeted as quasar candidates during the survey, are spectrocopically confirmed as quasars via visual inspection, have luminosities Mi[z=2]<-20.5 (in a $\Lambda$CDM cosmology with H0 = 70 km/s/Mpc, $\Omega_{\rm M}$ = 0.3, and $\Omega_{\Lambda}$ = 0.7) and either display at least one emission line with full width at half maximum (FWHM) larger than 500 km/s or, if not, have interesting/complex absorption features. It includes as well, known quasars (mostly from SDSS-I and II) that were reobserved by BOSS. This catalog contains 87,822 quasars (78,086 are new discoveries) detected over 3,275 deg$^{2}$ with robust identification and redshift measured by a combination of principal component eigenspectra newly derived from a training set of 8,632 spectra from SDSS-DR7. The number of quasars with $z>2.15$ (61,931) is ~2.8 times larger than the number of z>2.15 quasars previously known. Redshifts and FWHMs are provided for the strongest emission lines (CIV, CIII], MgII). The catalog identifies 7,533 broad absorption line quasars and gives their characteristics. For each object the catalog presents five-band (u,g,r,i,z) CCD-based photometry with typical accuracy of 0.03 mag, and information on the morphology and selection method. The catalog also contains X-ray, ultraviolet, near-infrared, and radio emission properties of the quasars, when available, from other large-area surveys.

We use the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) Data Release 9 (DR9) to detect and measure the position of the Baryonic Acoustic Oscillation (BAO) feature in the three-dimensional correlation function in the Lyman-α flux fluctuations at a redshift zeff = 2.4. The feature is clearly detected at significance between 3 and 5 sigma (depending on the broadband model and method of error covariance matrix estimation) and is consistent with predictions of the standard ΛCDM model. We assess the biases in our method, stability of the error covariance matrix and possible systematic effects. We fit the resulting correlation function with several models that decouple the broadband and acoustic scale information. For an isotropic dilation factor, we measure 100 × (αiso − 1) = −1.6+2.0 +4.3 +7.4−2.0 −4.1 −6.8 (stat.) ±1.0 (syst.) (multiple statistical errors denote 1,2 and 3 sigma confidence limits) with respect to the acoustic scale in the fiducial cosmological model (flat ΛCDM with Ωm = 0.27,h = 0.7). When fitting separately for the radial and transversal dilation factors we find marginalised constraints 100 × (α|| − 1) = −1.3+3.5 +7.6 +12.3−3.3 −6.7 −10.2 (stat.) ±2.0 (syst.) and 100 × (α⊥ − 1) = −2.2+7.4 +17−7.1 −15 (stat.) ±3.0 (syst.). The dilation factor measurements are significantly correlated with cross-correlation coefficient of ∼ −0.55. Errors become significantly non-Gaussian for deviations over 3 standard deviations from best fit value. Because of the data cuts and analysis method, these measurements give tighter constraints than a previous BAO analysis of the BOSS DR9 Lyman-α sample, providing an important consistency test of the standard cosmological model in a new redshift regime.

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/.

The SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), a five-year spectroscopic survey of 10,000 deg^2, achieved first light in late 2009. One of the key goals of BOSS is to measure the signature of baryon acoustic oscillations in the distribution of Ly-alpha absorption from the spectra of a sample of ~150,000 z>2.2 quasars. Along with measuring the angular diameter distance at z\approx2.5, BOSS will provide the first direct measurement of the expansion rate of the Universe at z > 2. One of the biggest challenges in achieving this goal is an efficient target selection algorithm for quasars over 2.2 < z < 3.5, where their colors overlap those of stars. During the first year of the BOSS survey, quasar target selection methods were developed and tested to meet the requirement of delivering at least 15 quasars deg^-2 in this redshift range, out of 40 targets deg^-2. To achieve these surface densities, the magnitude limit of the quasar targets was set at g <= 22.0 or r<=21.85. While detection of the BAO signature in the Ly-alpha absorption in quasar spectra does not require a uniform target selection, many other astrophysical studies do. We therefore defined a uniformly-selected subsample of 20 targets deg^-2, for which the selection efficiency is just over 50%. This "CORE" subsample will be fixed for Years Two through Five of the survey. In this paper we describe the evolution and implementation of the BOSS quasar target selection algorithms during the first two years of BOSS operations. We analyze the spectra obtained during the first year. 11,263 new z>2.2 quasars were spectroscopically confirmed by BOSS. Our current algorithms select an average of 15 z > 2.2 quasars deg^-2 from 40 targets deg^-2 using single-epoch SDSS imaging. Multi-epoch optical data and data at other wavelengths can further improve the efficiency and completeness of BOSS quasar target selection. [Abridged]