We present new arcminute-resolution maps of the Cosmic Microwave Background temperature and polarization anisotropy from the Atacama Cosmology Telescope, using data taken from 2013-2016 at 98 and 150 GHz. The maps cover more than 17,000 deg$^2$, the deepest 600 deg$^2$ with noise levels below 10 $\mu$K-arcmin. We use the power spectrum derived from almost 6,000 deg$^2$ of these maps to constrain cosmology. The ACT data enable a measurement of the angular scale of features in both the divergence-like polarization and the temperature anisotropy, tracing both the velocity and density at last-scattering. From these one can derive the distance to the last-scattering surface and thus infer the local expansion rate, $H_0$. By combining ACT data with large-scale information from WMAP we measure $H_0 = 67.6 \pm 1.1$ km/s/Mpc, at 68% confidence, in excellent agreement with the independently-measured Planck satellite estimate (from ACT alone we find $H_0 = 67.9 \pm 1.5$ km/s/Mpc). The $\Lambda$CDM model provides a good fit to the ACT data, and we find no evidence for deviations: both the spatial curvature, and the departure from the standard lensing signal in the spectrum, are zero to within 1$\sigma$; the number of relativistic species, the primordial Helium fraction, and the running of the spectral index are consistent with $\Lambda$CDM predictions to within $1.5 - 2.2\sigma$. We compare ACT, WMAP, and Planck at the parameter level and find good consistency; we investigate how the constraints on the correlated spectral index and baryon density parameters readjust when adding CMB large-scale information that ACT does not measure. The DR4 products presented here will be publicly released on the NASA Legacy Archive for Microwave Background Data Analysis.

We present constraints on cosmological and astrophysical parameters from high-resolution microwave background maps at 148 GHz and 218 GHz made by the Atacama Cosmology Telescope (ACT) in three seasons of observations from 2008 to 2010. A model of primary cosmological and secondary foreground parameters is fit to the map power spectra and lensing deflection power spectrum, including contributions from both the thermal Sunyaev-Zeldovich (tSZ) effect and the kinematic Sunyaev-Zeldovich (kSZ) effect, Poisson and correlated anisotropy from unresolved infrared sources, radio sources, and the correlation between the tSZ effect and infrared sources. The power ℓ2Cℓ/2π of the thermal SZ power spectrum at 148 GHz is measured to be 3.4±1.4 μK2at ℓ = 3000, while the corresponding amplitude of the kinematic SZ power spectrum has a 95% confidence level upper limit of 8.6 μK2. Combining ACT power spectra with the WMAP 7-year temperature and polarization power spectra, we find excellent consistency with the LCDM model. We constrain the number of effective relativistic degrees of freedom in the early universe to be Neff = 2.79±0.56, in agreement with the canonical value of Neff = 3.046 for three massless neutrinos. We constrain the sum of the neutrino masses to be Σmν < 0.39 eV at 95% confidence when combining ACT and WMAP 7-year data with BAO and Hubble constant measurements. We constrain the amount of primordial helium to be Yp = 0.225±0.034, and measure no variation in the fine structure constant α since recombination, with α/α0 = 1.004±0.005. We also find no evidence for any running of the scalar spectral index, dns/dln k = −0.004±0.012.

We measure the morphology-density relation (MDR) and morphology-radius relation (MRR) for galaxies in seven z ~ 1 clusters that have been observed with the Advanced Camera for Surveys (ACS) on board the Hubble Space Telescope. Simulations and independent comparisons of our visually derived morphologies indicate that ACS allows one to distinguish between E, S0, and spiral morphologies down to z850 = 24, corresponding to L/L* = 0.21 and 0.30 at z = 0.83 and 1.24, respectively. We adopt density and radius estimation methods that match those used at lower redshift in order to study the evolution of the MDR and MRR. We detect a change in the MDR between 0.8 < z < 1.2 and that observed at z ~ 0, consistent with recent work; specifically, the growth in the bulge-dominated galaxy fraction, fE+S0, with increasing density proceeds less rapidly at z ~ 1 than it does at z ~ 0. At z ~ 1 and Σ ≥ 500 galaxies Mpc-2, we find ⟨fE+S0⟩ = 0.72 ± 0.10. At z ~ 0, an E+S0 population fraction of this magnitude occurs at densities about 5 times smaller. The evolution in the MDR is confined to densities Σ ≳ 40 galaxies Mpc-2 and appears to be primarily due to a deficit of S0 galaxies and an excess of Sp+Irr galaxies relative to the local galaxy population. The fE-density relation exhibits no significant evolution between z = 1 and 0. We find mild evidence to suggest that the MDR is dependent on the bolometric X-ray luminosity of the intracluster medium. Implications for the evolution of the disk galaxy population in dense regions are discussed in the context of these observations.

We present cosmological parameters derived from the angular power spectrum of the cosmic microwave background (CMB) radiation observed at 148 GHz and 218 GHz over 296 deg2 with the Atacama Cosmology Telescope (ACT) during its 2008 season. ACT measures fluctuations at scales 500 < ℓ < 10, 000. We fit a model for the lensed CMB, Sunyaev–Zel'dovich (SZ), and foreground contribution to the 148 GHz and 218 GHz power spectra, including thermal and kinetic SZ, Poisson power from radio and infrared point sources, and clustered power from infrared point sources. At ℓ = 3000, about half the power at 148 GHz comes from primary CMB after masking bright radio sources. The power from thermal and kinetic SZ is estimated to be , where . The IR Poisson power at 148 GHz is (Cℓ = 5.5 ± 0.5 nK2), and a clustered IR component is required with , assuming an analytic model for its power spectrum shape. At 218 GHz only about 15% of the power, approximately 27 μK2, is CMB anisotropy at ℓ = 3000. The remaining 85% is attributed to IR sources (approximately 50% Poisson and 35% clustered), with spectral index α = 3.69 ± 0.14 for flux scaling as S(ν)∝να. We estimate primary cosmological parameters from the less contaminated 148 GHz spectrum, marginalizing over SZ and source power. The ΛCDM cosmological model is a good fit to the data (χ2/dof = 29/46), and ΛCDM parameters estimated from ACT+Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) are consistent with the seven-year WMAP limits, with scale invariant ns = 1 excluded at 99.7% confidence level (CL) (3σ). A model with no CMB lensing is disfavored at 2.8σ. By measuring the third to seventh acoustic peaks, and probing the Silk damping regime, the ACT data improve limits on cosmological parameters that affect the small-scale CMB power. The ACT data combined with WMAP give a 6σ detection of primordial helium, with YP = 0.313 ± 0.044, and a 4σ detection of relativistic species, assumed to be neutrinos, with Neff = 5.3 ± 1.3 (4.6 ± 0.8 with BAO+H0 data). From the CMB alone the running of the spectral index is constrained to be dns/dln k = −0.034 ± 0.018, the limit on the tensor-to-scalar ratio is r < 0.25 (95% CL), and the possible contribution of Nambu cosmic strings to the power spectrum is constrained to string tension Gμ < 1.6 × 10−7 (95% CL).

[Abridged] We present a catalog of 68 galaxy clusters, of which 19 are new discoveries, detected via the Sunyaev-Zel'dovich effect (SZ) at 148 GHz in the Atacama Cosmology Telescope (ACT) survey of 504 square degrees on the celestial equator. A subsample of 48 clusters within the 270 square degree region overlapping SDSS Stripe 82 is estimated to be 90% complete for M_500c > 4.5e14 Msun and 0.15 < z < 0.8. While matched filters are used to detect the clusters, the sample is studied further through a "Profile Based Amplitude Analysis" using a single filter at a fixed θ_500 = 5.9' angular scale. This new approach takes advantage of the "Universal Pressure Profile" (UPP) to fix the relationship between the cluster characteristic size (R_500) and the integrated Compton parameter (Y_500). The UPP scalings are found to be nearly identical to an adiabatic model, while a model incorporating non-thermal pressure better matches dynamical mass measurements and masses from the South Pole Telescope. A high signal to noise ratio subsample of 15 ACT clusters is used to obtain cosmological constraints. We first confirm that constraints from SZ data are limited by uncertainty in the scaling relation parameters rather than sample size or measurement uncertainty. We next add in seven clusters from the ACT Southern survey, including their dynamical mass measurements based on galaxy velocity dispersions. In combination with WMAP7 these data simultaneously constrain the scaling relation and cosmological parameters, yielding σ_8 = 0.829 \pm 0.024 and Ω_m = 0.292 \pm 0.025. The results include marginalization over a 15% bias in dynamical mass relative to the true halo mass. In an extension to LCDM that incorporates non-zero neutrino mass density, we combine our data with WMAP7+BAO+Hubble constant measurements to constrain Σm_ν< 0.29 eV (95% C. L.).

We present the temperature power spectra of the cosmic microwave background (CMB) derived from the three seasons of data from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) at 148 GHz and 218 GHz, as well as the cross-frequency spectrum between the two channels. We detect and correct for contamination due to the Galactic cirrus in our equatorial maps. We present the results of a number of tests for possible systematic error and conclude that any effects are not significant compared to the statistical errors we quote. Where they overlap, we cross-correlate the ACT and the South Pole Telescope (SPT) maps and show they are consistent. The measurements of higher-order peaks in the CMB power spectrum provide an additional test of the Lambda CDM cosmological model, and help constrain extensions beyond the standard model. The small angular scale power spectrum also provides constraining power on the Sunyaev-Zel'dovich effects and extragalactic foregrounds. We also present a measurement of the CMB gravitational lensing convergence power spectrum at 4.6-sigma detection significance.

We present the temperature and polarization angular power spectra of the CMB measured by the Atacama Cosmology Telescope (ACT) from 5400 deg$^2$ of the 2013-2016 survey, which covers $>$15000 deg$^2$ at 98 and 150 GHz. For this analysis we adopt a blinding strategy to help avoid confirmation bias and, related to this, show numerous checks for systematic error done before unblinding. Using the likelihood for the cosmological analysis we constrain secondary sources of anisotropy and foreground emission, and derive a "CMB-only" spectrum that extends to $\ell=4000$. At large angular scales, foreground emission at 150 GHz is $\sim$1% of TT and EE within our selected regions and consistent with that found by Planck. Using the same likelihood, we obtain the cosmological parameters for $\Lambda$CDM for the ACT data alone with a prior on the optical depth of $\tau=0.065\pm0.015$. $\Lambda$CDM is a good fit. The best-fit model has a reduced $\chi^2$ of 1.07 (PTE=0.07) with $H_0=67.9\pm1.5$ km/s/Mpc. We show that the lensing BB signal is consistent with $\Lambda$CDM and limit the celestial EB polarization angle to $\psi_P =-0.07^{\circ}\pm0.09^{\circ}$. We directly cross correlate ACT with Planck and observe generally good agreement but with some discrepancies in TE. All data on which this analysis is based will be publicly released.

We report the first detection of the gravitational lensing of the cosmic microwave background through a measurement of the four-point correlation function in the temperature maps made by the Atacama Cosmology Telescope. We verify our detection by calculating the levels of potential contaminants and performing a number of null tests. The resulting convergence power spectrum at 2° angular scales measures the amplitude of matter density fluctuations on comoving length scales of around 100 Mpc at redshifts around 0.5 to 3. The measured amplitude of the signal agrees with Lambda cold dark matter cosmology predictions. Since the amplitude of the convergence power spectrum scales as the square of the amplitude of the density fluctuations, the 4σ detection of the lensing signal measures the amplitude of density fluctuations to 12%.

We describe the creation, content, and validation of the Dark Energy Survey (DES) internal year-one cosmology data set, Y1A1 GOLD, in support of upcoming cosmological analyses. The Y1A1 GOLD data set is assembled from multiple epochs of DES imaging and consists of calibrated photometric zeropoints, object catalogs, and ancillary data products - e.g., maps of survey depth and observing conditions, star-galaxy classification, and photometric redshift estimates - that are necessary for accurate cosmological analyses. The Y1A1 GOLD wide-area object catalog consists of ~137 million objects detected in coadded images covering ~1800 deg$^2$ in the DES grizY filters. The 10σ limiting magnitude for galaxies is g = 23.4, r = 23.2, i = 22.5, z = 21.8, and Y = 20.1. Photometric calibration of Y1A1 GOLD was performed by combining nightly zeropoint solutions with stellar-locus regression, and the absolute calibration accuracy is better than 2% over the survey area. DES Y1A1 GOLD is the largest photometric data set at the achieved depth to date, enabling precise measurements of cosmic acceleration at z $\lesssim$ 1.

We report on 23 clusters detected blindly as Sunyaev–ZEL'DOVICH (SZ) decrements in a 148 GHz, 455 deg2 map of the southern sky made with data from the Atacama Cosmology Telescope 2008 observing season. All SZ detections announced in this work have confirmed optical counterparts. Ten of the clusters are new discoveries. One newly discovered cluster, ACT-CL J0102−4915, with a redshift of 0.75 (photometric), has an SZ decrement comparable to the most massive systems at lower redshifts. Simulations of the cluster recovery method reproduce the sample purity measured by optical follow-up. In particular, for clusters detected with a signal-to-noise ratio greater than six, simulations are consistent with optical follow-up that demonstrated this subsample is 100% pure. The simulations further imply that the total sample is 80% complete for clusters with mass in excess of 6 × 1014 solar masses referenced to the cluster volume characterized by 500 times the critical density. The Compton y–X-ray luminosity mass comparison for the 11 best-detected clusters visually agrees with both self-similar and non-adiabatic, simulation-derived scaling laws.