We describe the first public data release of the Dark Energy Survey, DES DR1, consisting of reduced single-epoch images, co-added images, co-added source catalogs, and associated products and services assembled over the first 3 yr of DES science operations. DES DR1 is based on optical/near-infrared imaging from 345 distinct nights (2013 August to 2016 February) by the Dark Energy Camera mounted on the 4 m Blanco telescope at the Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile. We release data from the DES wide-area survey covering ∼5000 deg2 of the southern Galactic cap in five broad photometric bands, grizY. DES DR1 has a median delivered point-spread function of , r = 0.96, i = 0.88, z = 0.84, and Y = 090 FWHM, a photometric precision of <1% in all bands, and an astrometric precision of 151 . The median co-added catalog depth for a 195 diameter aperture at signal-to-noise ratio (S/N) = 10 is g = 24.33, r = 24.08, i = 23.44, z = 22.69, and Y = 21.44 . DES DR1 includes nearly 400 million distinct astronomical objects detected in ∼10,000 co-add tiles of size 0.534 deg2 produced from ∼39,000 individual exposures. Benchmark galaxy and stellar samples contain ∼310 million and ∼80 million objects, respectively, following a basic object quality selection. These data are accessible through a range of interfaces, including query web clients, image cutout servers, jupyter notebooks, and an interactive co-add image visualization tool. DES DR1 constitutes the largest photometric data set to date at the achieved depth and photometric precision.

ABSTRACT We present an extension to a Sunyaev–Zel’dovich Effect (SZE) selected cluster catalogue based on observations from the South Pole Telescope (SPT); this catalogue extends to lower signal to noise than the previous SPT–SZ catalogue and therefore includes lower mass clusters. Optically derived redshifts, centres, richnesses, and morphological parameters together with catalogue contamination and completeness statistics are extracted using the multicomponent matched filter (MCMF) algorithm applied to the S/N &gt; 4 SPT–SZ candidate list and the Dark Energy Survey (DES) photometric galaxy catalogue. The main catalogue contains 811 sources above S/N = 4, has 91 per cent purity, and is 95 per cent complete with respect to the original SZE selection. It contains in total 50 per cent more clusters and twice as many clusters above z = 0.8 in comparison to the original SPT-SZ sample. The MCMF algorithm allows us to define subsamples of the desired purity with traceable impact on catalogue completeness. As an example, we provide two subsamples with S/N &gt; 4.25 and S/N &gt; 4.5 for which the sample contamination and cleaning-induced incompleteness are both as low as the expected Poisson noise for samples of their size. The subsample with S/N &gt; 4.5 has 98 per cent purity and 96 per cent completeness and is part of our new combined SPT cluster and DES weak-lensing cosmological analysis. We measure the number of false detections in the SPT-SZ candidate list as function of S/N, finding that it follows that expected from assuming Gaussian noise, but with a lower amplitude compared to previous estimates from simulations.

We report the detection of a population of Wolf-Rayet (WR) stars in the Sunburst Arc, a strongly gravitationally lensed galaxy at redshift $z=2.37$. As the brightest known lensed galaxy, the Sunburst Arc has become an important cosmic laboratory for studying star and cluster formation, Lyman alpha (Lyalpha ) radiative transfer, and Lyman continuum (LyC) escape. Here, we present the first results of JWST/NIRSpec IFU observations of the Sunburst Arc, focusing on a stacked spectrum of the 12-fold imaged Sunburst LyC-emitting (LCE) cluster. In agreement with previous studies, we find that the Sunburst LCE cluster is a very massive, compact star cluster with $M_ dyn M_ odot $. Our age estimate of 4.2–4.5 Myr is much larger than the crossing time of $t_ cross 9 $ kyr, indicating that the cluster is dynamically evolved and consistent with it being gravitationally bound. We find a significant nitrogen enhancement of the low ionization state interstellar medium (ISM), with \( 0.09\), which is \( 0.8\) dex above typical values for H\ ii regions of a similar metallicity in the local Universe. We find broad stellar emission complexes around He\ ii 4686$ and C\ iv 5808$ with associated nitrogen emission; this is the first time WR signatures have been directly observed at redshifts above $ 0.5$. The strength of the WR signatures cannot be reproduced by stellar population models that only include single-star evolution. While models with binary evolution better match the WR features, they still struggle to reproduce the nitrogen-enhanced WR features. JWST reveals the Sunburst LCE cluster to be a highly ionized proto-globular cluster with low oxygen abundance and extreme nitrogen enhancement that hosts a population of WR stars, likely including a previously suggested population of very massive stars (VMSs), which together are rapidly enriching the surrounding medium.

Abstract In this paper, we describe the “Medium Bands, Mega Science” JWST Cycle 2 survey (JWST-GO-4111) and demonstrate the power of these data to reveal both the spatially integrated and spatially resolved properties of galaxies from the local Universe to the era of cosmic dawn. Executed in 2023 November, MegaScience obtained ∼30 arcmin 2 of deep multiband NIRCam imaging centered on the z ∼ 0.3 A2744 cluster, including 11 medium-band filters and the two shortest-wavelength broadband filters, F070W and F090W. Together, MegaScience and the UNCOVER Cycle 1 treasury program provide a complete set of deep (∼28–30 mag AB ) images in all NIRCam medium- and broadband filters. This unique data set allows us to precisely constrain photometric redshifts, map stellar populations and dust attenuation for large samples of distant galaxies, and examine the connection between galaxy structures and formation histories. MegaScience also includes ∼17 arcmin 2 of NIRISS parallel imaging in two broadband and four medium-band filters from 0.9 to 4.8 μ m, expanding the footprint where robust spectral energy distribution (SED) fitting is possible. We provide example SEDs and multiband cutouts at a variety of redshifts, and use a catalog of JWST spectroscopic redshifts to show that MegaScience improves both the scatter and catastrophic outlier rate of photometric redshifts by factors of 2–3. Additionally, we demonstrate the spatially resolved science enabled by MegaScience by presenting maps of the [O iii ] line emission and continuum emission in three spectroscopically confirmed z > 6 galaxies. We show that line emission in reionization-era galaxies can be clumpy, extended, and spatially offset from continuum emission, implying that galaxy assembly histories are complex even at these early epochs. We publicly release fully reduced mosaics and photometric catalogs for both the NIRCam primary and NIRISS parallel fields ( jwst-uncover.github.io/megascience ).

Abstract We present a multiwavelength study of the brightest cluster galaxies (BCGs) in a sample of the 95 most massive galaxy clusters selected from the South Pole Telescope Sunyaev–Zeldovich (SZ) survey. Our sample spans a redshift range of 0.3 < z < 1.7, and is complete with optical spectroscopy from various ground-based observatories, as well as ground and space-based imaging from optical, X-ray, and radio wave bands. At z ∼ 0, previous studies have shown a strong correlation between the presence of a low-entropy cool core and the presence of both star formation and radio-loud active galactic nuclei in the central BCG. We show for the first time that the central entropy threshold for triggering star formation, which is universally seen in nearby systems, persists out to z ∼ 1, with only marginal (∼1 σ ) evidence for evolution in the threshold entropy value itself. In contrast, we do not find a similar high- z analog for an entropy threshold for feedback, but instead measure a strong evolution in the fraction of radio-loud BCGs in high-entropy cores, decreasing with increasing redshift. This could imply that the cooling-feedback loop was not as tight in the past, or that some other fuel source like mergers are fueling the radio sources more often with increasing redshift, making the radio luminosity an increasingly unreliable proxy for radio jet power. We also find that our SZ-based sample is missing a small (∼4%) population of the most luminous radio sources ( ν L ν > 10 42 erg s −1 ), likely due to radio contamination suppressing the SZ signal with which these clusters are detected.

Abstract We present star formation rates (SFRs), the mass–metallicity relation (MZR), and the SFR-dependent MZR across redshifts 4–10 using 81 star-forming galaxies observed by the JWST NIRSpec employing both low-resolution PRISM and medium-resolution gratings, including galaxies from the JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) GOODS-N and GOODS-S fields, the JWST-PRIMAL Legacy Survey, and additional galaxies from the literature in the A2744, SMACS-0723, RXJ2129, BDF, COSMOS, and MACS1149 fields. These galaxies span a 3 dex stellar mass range of 10 7 < M * / M ⊙ < 10 10 , with an average SFR of 7.2 ± 1.2 M ⊙ yr −1 and an average metallicity of 12 + log ( O / H ) = 7.91 ± 0.08 . Our findings align with previous observations up to z = 8 for the MZR and indicate no deviation from the local Universe fundamental metallicity relation (FMR) up to this redshift. Beyond z = 8, we observe a significant deviation (∼0.27 dex) in FMR, consistent with recent JWST findings. We also integrate Cosmic Evolution Early Release Science (135 galaxies) and JADES (47 galaxies) samples with our data to study the metallicity evolution with redshift in a combined sample of 263 galaxies, revealing a decreasing metallicity trend with a slope of 0.067 ± 0.013, consistent with IllustrisTNG and EAGLE but contradicting the FIRE simulations. We introduce an empirical mass–metallicity–redshift relation: 12 + log ( O / H ) = 6.29 + 0.237 × log ( M * / M ⊙ ) − 0.06 × ( 1 + z ) , which accurately reproduces the observed trends in metallicity with both redshift and stellar mass. This trend underscores the “Grand Challenge” in understanding the factors driving high-redshift galactic metallicity trends, such as inflow, outflow, and active galactic nucleus/stellar feedback—and emphasizes the need for further investigations with larger samples and enhanced simulations.

Abstract Poststarburst galaxies (PSBs) are young quiescent galaxies that have recently experienced a rapid decrease in star formation, allowing us to probe the fast-quenching period of galaxy evolution. In this work, we obtained Hubble Space Telescope (HST)/WFC3 F110W imaging to measure the sizes of 171 massive ( log ( M * / M ⊙ ) ∼  11 ) spectroscopically identified PSBs at 1 < z 1.3 selected from the DESI Survey Validation luminous red galaxy sample. This statistical sample constitutes an order of magnitude increase from the ∼20 PSBs with space-based imaging and deep spectroscopy. We perform structural fitting of the target galaxies with pysersic and compare them to quiescent and star-forming galaxies in the 3D-HST survey. We find that these PSBs are more compact than the general population of quiescent galaxies, lying systematically ∼0.1 dex below the established size–mass relation. However, their central surface mass densities are similar to those of their quiescent counterparts (  log ( Σ 1 kpc / ( M ⊙   kpc − 2  ) ) ∼ 10.1 ). These findings are easily reconciled by later ex situ growth via minor mergers or a slight progenitor bias. These PSBs are round in projection ( b / a median ∼ 0.8), suggesting that they are primarily spheroids, not disks, in 3D. We find no correlation between the time since quenching and light-weighted PSB sizes or central densities. This disfavors apparent structural growth due to the fading of centralized starbursts in this galaxy population. Instead, we posit that the fast quenching of massive galaxies at this epoch occurs preferentially in galaxies with preexisting compact structures.