Context. Measuring how the physical properties of galaxies change across cosmic times is essential to understand galaxy formation and evolution. With the advent of numerous ground-based and space-borne instruments launched over the past few decades we now have exquisite multi-wavelength observations of galaxies from the FUV to the radio domain. To tap into this mine of data and obtain new insight into the formation and evolution of galaxies, it is essential that we are able to extract information from their SED. Aims. We present a completely new implementation of CIGALE. Written in python, its main aims are to easily and efficiently model the FUV to radio spectrum of galaxies and estimate their physical properties such as star formation rate, attenuation, dust luminosity, stellar mass, and many other physical quantities. Methods. To compute the spectral models, CIGALE builds composite stellar populations from simple stellar populations combined with highly flexible star formation histories, calculates the emission from gas ionised by massive stars, and attenuates both the stars and the ionised gas with a highly flexible attenuation curve. Based on an energy balance principle, the absorbed energy is then re-emitted by the dust in the mid- and far-infrared domains while thermal and non-thermal components are also included, extending the spectrum far into the radio range. A large grid of models is then fitted to the data and the physical properties are estimated through the analysis of the likelihood distribution. Results. CIGALE is a versatile and easy-to-use tool that makes full use of the architecture of multi-core computers, building grids of millions of models and analysing samples of thousands of galaxies, both at high speed. Beyond fitting the SEDs of galaxies and parameter estimations, it can also be used as a model-generation tool or serve as a library to build new applications.

We report the discovery of a candidate galaxy with a photo-z of z~12 in the first epoch of the JWST Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey. Following conservative selection criteria we identify a source with a robust z_phot = 11.8^+0.3_-0.2 (1-sigma uncertainty) with m_F200W=27.3, and >7-sigma detections in five filters. The source is not detected at lambda < 1.4um in deep imaging from both HST and JWST, and has faint ~3-sigma detections in JWST F150W and HST F160W, which signal a Ly-alpha break near the red edge of both filters, implying z~12. This object (Maisie's Galaxy) exhibits F115W-F200W > 1.9 mag (2-sigma lower limit) with a blue continuum slope, resulting in 99.6% of the photo-z PDF favoring z > 11. All data quality images show no artifacts at the candidate's position, and independent analyses consistently find a strong preference for z > 11. Its colors are inconsistent with Galactic stars, and it is resolved (r_h = 340 +/- 14 pc). Maisie's Galaxy has log M*/Msol ~ 8.5 and is highly star-forming (log sSFR ~ -8.2 yr^-1), with a blue rest-UV color (beta ~ -2.5) indicating little dust though not extremely low metallicity. While the presence of this source is in tension with most predictions, it agrees with empirical extrapolations assuming UV luminosity functions which smoothly decline with increasing redshift. Should followup spectroscopy validate this redshift, our Universe was already aglow with galaxies less than 400 Myr after the Big Bang.

The Dwarf Galaxy Survey (DGS) program is studying low-metallicity galaxies using 230h of far-infrared (FIR) and submillimetre (submm) photometric and spectroscopic observations of the Herschel Space Observatory and draws to this a rich database of a wide range of wavelengths tracing the dust, gas and stars. This sample of 50 galaxies includes the largest metallicity range achievable in the local Universe including the lowest metallicity (Z) galaxies, 1/50 Zsun, and spans 4 orders of magnitude in star formation rates. The survey is designed to get a handle on the physics of the interstellar medium (ISM) of low metallicity dwarf galaxies, especially on their dust and gas properties and the ISM heating and cooling processes. The DGS produces PACS and SPIRE maps of low-metallicity galaxies observed at 70, 100, 160, 250, 350, and 500 mic with the highest sensitivity achievable to date in the FIR and submm. The FIR fine-structure lines, [CII] 158 mic, [OI] 63 mic, [OI] 145 mic, [OIII] 88 mic, [NIII] 57 mic and [NII] 122 and 205 mic have also been observed with the aim of studying the gas cooling in the neutral and ionized phases. The SPIRE FTS observations include many CO lines (J=4-3 to J=13-12), [NII] 205 mic and [CI] lines at 370 and 609 mic. This paper describes the sample selection and global properties of the galaxies, the observing strategy as well as the vast ancillary database available to complement the Herschel observations. The scientific potential of the full DGS survey is described with some example results included.

We present a new, publicly available library of dust spectral energy distributions (SEDs). These SEDs are characterized by only three parameters: the dust mass (Mdust), the dust temperature (Tdust), and the mid-to-total infrared color (IR8=LIR/L8). The latter measures the relative contribution of PAH molecules to the LIR. We used this library to model star-forming galaxies at 0.51, 3.2, 3.8, and 5.7, respectively. Starburst galaxies above the MS have LIR significantly underestimated and Mdust overestimated. These results can be used immediately to interpret more accurately the large amount of archival data from Spitzer, Herschel and ALMA. [abridged]

The NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) formIng Cluster survEy (NICE) is a NOEMA large programme targeting 69 massive galaxy group candidates at $z>2$ over six deep fields with a total area of 46 deg$^2$. Here we report the spectroscopic confirmation of eight massive galaxy groups at redshifts $1.65 z in the Cosmic Evolution Survey (COSMOS) field. Homogeneously selected as significant overdensities of red IRAC sources that have red Herschel colours, four groups in this sample are confirmed by CO and CI line detections of multiple sources with NOEMA 3mm observations, three are confirmed with Atacama Large Millimeter Array (ALMA) observations, and one is confirmed by Halpha emission from Subaru/FMOS spectroscopy. Using rich ancillary data in the far-infrared and sub-millimetre, we constructed the integrated far-infrared spectral energy distributions for the eight groups, obtaining a total infrared star formation rate (SFR) of 260-1300 $ M_ odot $ yr$^ $. We adopted six methods for estimating the dark matter masses of the eight groups, including stellar mass to halo mass relations, overdensity with galaxy bias, and NFW profile fitting to radial stellar mass densities. We find that the radial stellar mass densities of the eight groups are consistent with a NFW profile, supporting the idea that they are collapsed structures hosted by a single dark matter halo. The best halo mass estimates are $ h M_ odot )=12.8-13.7$ with a general uncertainty of 0.3 dex. Based on the halo mass estimates, we derived baryonic accretion rates (BARs) of $(1-8) odot /yr $ for this sample. Together with massive groups in the literature, we find a quasi-linear correlation between the integrated SFR/BAR ratio and the theoretical halo mass limit for cold streams, $M_ stream /M_ h $, with $ SFR/BAR pm0.22 M_ stream /M_ h pm0.16 dex $. Furthermore, we compared the halo masses and the stellar masses with simulations, and find that the halo masses of all structures are consistent with those of progenitors of $M_ h (z=0)>10^ odot $ galaxy clusters, and that the most massive central galaxies have stellar masses consistent with those of the brightest cluster galaxy progenitors in the TNG300 simulation. Above all, the results strongly suggest that these massive structures are in the process of forming massive galaxy clusters via baryonic and dark matter accretion.

Context. In recent years, conflicting results have provided an uncertain view of the dust-attenuated star-forming properties of z ≳ 4 galaxies. Aims. To solve this, we need to accurately measure the mean dust-attenuated properties of star-forming galaxies (SFGs) at 4 < z < 5 and therefore constrain the cosmic dust-attenuated star formation rate density (SFRD) of the Universe 1.3 Giga-years after the Big Bang. Methods. We used the deepest optical-to-near-infrared data publicly available in the Cosmic Evolution Survey (COSMOS) field to build a mass-complete (> 10 9.5 M ⊙ ) sample of SFGs at 4 < z < 5. Then, we measured their mean dust-attenuated properties (i.e., infrared luminosity, ⟨ L IR ⟩; dust-attenuated star formation rate, ⟨SFR IR ⟩) by dividing our sample in three stellar mass ( M * ) bins (i.e., 10 9.5 < M * / M ⊙ < 10 10 , 10 10 < M * / M ⊙ < 10 10.5 , and 10 10.5 < M * / M ⊙ < 10 11.5 ) and by stacking in the u v domain all archival Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) band 6 and 7 observations available for these galaxies. Then, we combined this information with their mean rest-frame ultraviolet (UV) emission measured from the COSMOS2020 catalog (i.e., UV luminosity, ⟨ L UV ⟩; UV spectral slope, ⟨ β UV ⟩; and unattenuated SFR, ⟨SFR UV ⟩), and constrained the IRX (≡ L IR / L UV )– β UV , IRX– M * , and SFR– M * relations at z ∼ 4.5. Finally, using these relations and the stellar mass function of SFGs at z ∼ 4.5, we inferred the unattenuated and dust-attenuated SFRD at this epoch. Results. SFGs follow an IRX– β UV relation that is consistent with that observed in local starbursts. Our measurements favors a steepening of the IRX– M * relation at z ∼ 4.5, compared to the redshift-independent IRX– M * relation observed at z ∼ 1 − 3. Our galaxies lie on a linear SFR– M * relation, whose normalization varies by 0.3 dex, when we exclude or include from our stacks the ALMA primary targets (i.e., sources within 3″ from the ALMA phase center). The cosmic SFRD( > M * ) converges at M * ≲ 10 9 M ⊙ , with SFGs at 10 8 < M * / M ⊙ < 10 9 contributing already less than 15% of the SFRD from all SFGs with M * > 10 8 M ⊙ . The cosmic SFRD at z ∼ 4.5 is dominated by SFGs with a stellar mass of 10 9.5 − 10.5 M ⊙ . Finally, the fraction of the cosmic SFRD that is attenuated by dust, SFRD IR (> M * )/SFRD(> M * ), is 90 ± 4% for M * = 10 10 M ⊙ , 68 ± 10% for M * = 10 8.9 M ⊙ (i.e., 0.03 × M ⋆ ; M ⋆ being the characteristic stellar mass of SFGs at this epoch) and this value converges to 60 ± 10% for M * = 10 8 M ⊙ . Conclusions. A non-evolving IRX– β UV relation suggests that the grain properties (e.g., size distribution, composition) of dust in SFGs at z ∼ 4.5 are similar to those in local starbursts. However, the mass and geometry of this dust result in lower attenuation in low-mass SFGs (≲10 10 M ⊙ ) at z ∼ 4.5 than at z ≲ 3. Nevertheless, the fraction of the cosmic SFRD that is attenuated by dust remains significant (∼68 ± 10%) even at such an early cosmic epoch.

PRIMA addresses questions about the origins and growth of planets, supermassive black holes, stars, and dust. Much of the radiant energy from these formation processes is obscured and only emerges in the far infrared (IR) where PRIMA observes (24–261 um). PRIMA's PI science program (25% of its 5-year mission) focuses on three questions and feeds a rich archival Guest Investigator program: How do exoplanets form and what are the origins of their atmospheres? How do galaxies' black holes and stellar masses co-evolve over cosmic time? How do interstellar dust and metals build up in galaxies over time? PRIMA provides access to atomic (C, N, O, Ne) and molecular lines (HD, H2O, OH), redshifted PAH emission bands, and far-IR dust emission. PRIMA's 1.8-m, 4.5-K telescope serves two instruments using sensitive KIDs: the Far-InfraRed Enhanced Survey Spectrometer (continuous, high-resolution spectral coverage with over an order of magnitude improvement in spectral line sensitivity and 3-5 orders of magnitude improvement in spectral survey speed) and the PRIMA Imager (hyperspectral imaging, broadband polarimetry). PRIMA opens new discovery space with 75% of the time for General Observers.