We present maps, source catalogue and number counts of the largest, most complete and unbiased extragalactic submillimetre survey: the 850-μm SCUBA Half-Degree Extragalactic Survey (SHADES). Using the Submillimetre Common-User Bolometer Array (SCUBA) on the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), SHADES mapped two separate regions of sky: the Subaru/XMM–Newton Deep Field (SXDF) and the Lockman Hole East (LH). Encompassing 93 per cent of the overall acquired data (i.e. data taken up to 2004 February 1), these SCUBA maps cover 720 arcmin2 with a rms noise level of about 2 mJy and have uncovered >100 submillimetre galaxies. In order to ensure the utmost robustness of the resulting source catalogue, data reduction was independently carried out by four subgroups within the SHADES team, providing an unprecedented degree of reliability with respect to other SCUBA catalogues available from the literature. Individual source lists from the four groups were combined to produce a robust 120-object SHADES catalogue; an invaluable resource for follow-up campaigns aiming to study the properties of a complete and consistent sample of submillimetre galaxies. For the first time, we present deboosted flux densities for each submillimetre galaxy found in a large survey. Extensive simulations and tests were performed separately by each group in order to confirm the robustness of the source candidates and to evaluate the effects of false detections, completeness and flux density boosting. Corrections for these effects were then applied to the data to derive the submillimetre galaxy source counts. SHADES has a high enough number of detected sources that meaningful differential counts can be estimated, unlike most submillimetre surveys which have to consider integral counts. We present differential and integral source number counts and find that the differential counts are better fit with a broken power law or a Schechter function than with a single power law; the SHADES data alone significantly show that a break is required at several mJy, although the precise position of the break is not well constrained. We also find that a 850-μm survey complete down to 2 mJy would resolve 20–30 per cent of the far-infrared background into point sources.

Gravitational lensing is a powerful astrophysical and cosmological probe and is particularly valuable at submillimeter wavelengths for the study of the statistical and individual properties of dusty starforming galaxies. However the identification of gravitational lenses is often time-intensive, involving the sifting of large volumes of imaging or spectroscopic data to find few candidates. We used early data from the Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey to demonstrate that wide-area submillimeter surveys can simply and easily detect strong gravitational lensing events, with close to 100% efficiency.

We present the results of the first, deep Atacama Large Millimeter Array (ALMA) imaging covering the full ≃4.5 arcmin2 of the Hubble Ultra Deep Field (HUDF) imaged with Wide Field Camera 3/IR on HST. Using a 45-pointing mosaic, we have obtained a homogeneous 1.3-mm image reaching σ1.3 ≃ 35 μJy, at a resolution of ≃0.7 arcsec. From an initial list of ≃50 > 3.5σ peaks, a rigorous analysis confirms 16 sources with S1.3 > 120 μJy. All of these have secure galaxy counterparts with robust redshifts (〈z〉 = 2.15). Due to the unparalleled supporting data, the physical properties of the ALMA sources are well constrained, including their stellar masses (M*) and UV+FIR star formation rates (SFR). Our results show that stellar mass is the best predictor of SFR in the high-redshift Universe; indeed at z ≥ 2 our ALMA sample contains seven of the nine galaxies in the HUDF with M* ≥ 2 × 1010 M⊙, and we detect only one galaxy at z > 3.5, reflecting the rapid drop-off of high-mass galaxies with increasing redshift. The detections, coupled with stacking, allow us to probe the redshift/mass distribution of the 1.3-mm background down to S1.3 ≃ 10 μJy. We find strong evidence for a steep star-forming ‘main sequence’ at z ≃ 2, with SFR ∝M* and a mean specific SFR ≃ 2.2 Gyr−1. Moreover, we find that ≃85 per cent of total star formation at z ≃ 2 is enshrouded in dust, with ≃65 per cent of all star formation at this epoch occurring in high-mass galaxies (M* > 2 × 1010 M⊙), for which the average obscured:unobscured SF ratio is ≃200. Finally, we revisit the cosmic evolution of SFR density; we find this peaks at z ≃ 2.5, and that the star-forming Universe transits from primarily unobscured to primarily obscured at z ≃ 4.

We present a catalogue of nearly 3,000 submillimetre sources detected at 850um over ~5 square degrees surveyed as part of the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) SCUBA-2 Cosmology Legacy Survey (S2CLS). This is the largest survey of its kind at 850um, probing a meaningful cosmic volume at the peak of star formation activity and increasing the sample size of submillimetre galaxies selected at 850um by an order of magnitude. We describe the wide 850um survey component of S2CLS, which covers the key extragalactic survey fields: UKIDSS-UDS, COSMOS, Akari-NEP, Extended Groth Strip, Lockman Hole North, SSA22 and GOODS-North. The average 1-sigma depth of S2CLS is 1.2 mJy/beam, approaching the SCUBA-2 850um confusion limit, which we determine to be ~0.8 mJy/beam. We measure the single dish 850um number counts to unprecedented accuracy, reducing the Poisson errors on the differential counts to approximately 4% at S_850~3mJy. With several independent fields, we investigate field-to-field variance, finding that the number counts on 0.5-1 degree scales are generally within 50% of the S2CLS mean for S_850>3mJy, with scatter consistent with the Poisson and estimated cosmic variance uncertainties, although there is a marginal (2-sigma) density enhancement in the GOODS-North field. The observed number counts are in reasonable agreement with recent phenomenological and semi-analytic models. Finally, the large solid angle of S2CLS allows us to measure the bright-end counts: at S_850>10mJy there are approximately ten sources per square degree, and we detect the distinctive up-turn in the number counts indicative of the detection of local sources of 850um emission and strongly lensed high-redshift galaxies. Here we describe the data collection and reduction procedures and present calibrated maps and a catalogue of sources; these are made publicly available.

ABSTRACT We present a new cosmologically motivated mock redshift survey of the dusty star-forming galaxy population. Our mock survey is based on the Bolshoi–Planck dark matter halo simulation and covers an area of 5.3 deg2. Using a semi-empirical approach, we generate a light-cone and populate the dark matter haloes with galaxies. Infrared properties are assigned to the galaxies based on theoretical and empirical relations from the literature. Additionally, background galaxies are gravitationally lensed by dark matter haloes along the line of sight assuming a point-mass model approximation. We characterize the mock survey by measuring the star formation rate density, integrated number counts, redshift distribution, and infrared luminosity function. When compared with single-dish and interferometric observations, the predictions from our mock survey closely follow the compiled results from the literature. We have also directed this study towards characterizing one of the extragalactic legacy surveys to be observed with the TolTEC camera at the Large Millimeter Telescope: the 0.8 sq. degree Ultra Deep Survey, with expected depths of 0.025, 0.018, and 0.012 mJy beam−1 at 1.1, 1.4, and 2.0 mm. Exploiting the clustering information in our mock survey, we investigate its impact on the effect of flux boosting by the fainter population of dusty galaxies, finding that clustering can increase the median boosting by 0.5 per cent at 1.1 mm, 0.8 per cent at 1.4 mm, and 2.0 per cent at 2.0 mm, and with higher dispersion.

The TolTEC Camera, mounted on the Large Millimeter Telescope (LMT), is a 3-band continuum camera and polarimeter operating at millimeter wavelengths. This paper reviews our progress on the camera commissioning and its inaugural scientific programs, spanning the 2022/2023 commissioning phases and reviewing the winter 2024 science program. We report on mapping speed estimations, optical performance, and the first scientific imaging and polarimetry findings. Additionally, advancements in out-of-focus holography and the integration of two novel maximum likelihood mapmakers are discussed. We conclude with scientific forecasts for the first four TolTEC Legacy Surveys and an overview of the initiatives aimed at facilitating public access to the camera and the broader LMT infrastructure.