We present UV, optical, and NIR photometry of the first electromagnetic counterpart to a gravitational wave source from Advanced LIGO/Virgo, the binary neutron star merger GW170817. Our data set extends from the discovery of the optical counterpart at $0.47$ days to $18.5$ days post-merger, and includes observations with the Dark Energy Camera (DECam), Gemini-South/FLAMINGOS-2 (GS/F2), and the {\it Hubble Space Telescope} ({\it HST}). The spectral energy distribution (SED) inferred from this photometry at $0.6$ days is well described by a blackbody model with $T\approx 8300$ K, a radius of $R\approx 4.5\times 10^{14}$ cm (corresponding to an expansion velocity of $v\approx 0.3c$), and a bolometric luminosity of $L_{\rm bol}\approx 5\times10^{41}$ erg s$^{-1}$. At $1.5$ days we find a multi-component SED across the optical and NIR, and subsequently we observe rapid fading in the UV and blue optical bands and significant reddening of the optical/NIR colors. Modeling the entire data set we find that models with heating from radioactive decay of $^{56}$Ni, or those with only a single component of opacity from $r$-process elements, fail to capture the rapid optical decline and red optical/NIR colors. Instead, models with two components consistent with lanthanide-poor and lanthanide-rich ejecta provide a good fit to the data, the resulting "blue" component has $M_\mathrm{ej}^\mathrm{blue}\approx 0.01$ M$_\odot$ and $v_\mathrm{ej}^\mathrm{blue}\approx 0.3$c, and the "red" component has $M_\mathrm{ej}^\mathrm{red}\approx 0.04$ M$_\odot$ and $v_\mathrm{ej}^\mathrm{red}\approx 0.1$c. These ejecta masses are broadly consistent with the estimated $r$-process production rate required to explain the Milky Way $r$-process abundances, providing the first evidence that BNS mergers can be a dominant site of $r$-process enrichment.

This paper describes the Sixth Data Release of the Sloan Digital Sky Survey. With this data release, the imaging of the northern Galactic cap is now complete. The survey contains images and parameters of roughly 287 million objects over 9583 deg2, including scans over a large range of Galactic latitudes and longitudes. The survey also includes 1.27 million spectra of stars, galaxies, quasars, and blank sky (for sky subtraction) selected over 7425 deg2. This release includes much more stellar spectroscopy than was available in previous data releases and also includes detailed estimates of stellar temperatures, gravities, and metallicities. The results of improved photometric calibration are now available, with uncertainties of roughly 1% in g, r, i, and z, and 2% in u, substantially better than the uncertainties in previous data releases. The spectra in this data release have improved wavelength and flux calibration, especially in the extreme blue and extreme red, leading to the qualitatively better determination of stellar types and radial velocities. The spectrophotometric fluxes are now tied to point-spread function magnitudes of stars rather than fiber magnitudes. This gives more robust results in the presence of seeing variations, but also implies a change in the spectrophotometric scale, which is now brighter by roughly 0.35 mag. Systematic errors in the velocity dispersions of galaxies have been fixed, and the results of two independent codes for determining spectral classifications and redshifts are made available. Additional spectral outputs are made available, including calibrated spectra from individual 15 minute exposures and the sky spectrum subtracted from each exposure. We also quantify a recently recognized underestimation of the brightnesses of galaxies of large angular extent due to poor sky subtraction; the bias can exceed 0.2 mag for galaxies brighter than r = 14 mag.

We present measurements of the Hubble diagram for 103 Type Ia supernovae (SNe) with redshifts 0.04 < z < 0.42, discovered during the first season (Fall 2005) of the Sloan Digital Sky Survey-II (SDSS-II) Supernova Survey. These data fill in the redshift "desert" between low- and high-redshift SN Ia surveys. We combine the SDSS-II measurements with new distance estimates for published SN data from the ESSENCE survey, the Supernova Legacy Survey, the Hubble Space Telescope, and a compilation of nearby SN Ia measurements. Combining the SN Hubble diagram with measurements of Baryon Acoustic Oscillations from the SDSS Luminous Red Galaxy sample and with CMB temperature anisotropy measurements from WMAP, we estimate the cosmological parameters w and Omega_M, assuming a spatially flat cosmological model (FwCDM) with constant dark energy equation of state parameter, w. For the FwCDM model and the combined sample of 288 SNe Ia, we find w = -0.76 +- 0.07(stat) +- 0.11(syst), Omega_M = 0.306 +- 0.019(stat) +- 0.023(syst) using MLCS2k2 and w = -0.96 +- 0.06(stat) +- 0.12(syst), Omega_M = 0.265 +- 0.016(stat) +- 0.025(syst) using the SALT-II fitter. We trace the discrepancy between these results to a difference in the rest-frame UV model combined with a different luminosity correction from color variations; these differences mostly affect the distance estimates for the SNLS and HST supernovae. We present detailed discussions of systematic errors for both light-curve methods and find that they both show data-model discrepancies in rest-frame $U$-band. For the SALT-II approach, we also see strong evidence for redshift-dependence of the color-luminosity parameter (beta). Restricting the analysis to the 136 SNe Ia in the Nearby+SDSS-II samples, we find much better agreement between the two analysis methods but with larger uncertainties.

Abstract We present the Dark Energy Camera (DECam) discovery of the optical counterpart of the first binary neutron star merger detected through gravitational-wave emission, GW170817. Our observations commenced 10.5 hr post-merger, as soon as the localization region became accessible from Chile. We imaged 70 deg 2 in the i and z bands, covering 93% of the initial integrated localization probability, to a depth necessary to identify likely optical counterparts (e.g., a kilonova). At 11.4 hr post-merger we detected a bright optical transient located  from the nucleus of NGC 4993 at redshift z = 0.0098, consistent (for  km s −1 Mpc −1 ) with the distance of 40 ± 8 Mpc reported by the LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration (LVC). At detection the transient had magnitudes of  and  , and thus an absolute magnitude of  , in the luminosity range expected for a kilonova. We identified 1500 potential transient candidates. Applying simple selection criteria aimed at rejecting background events such as supernovae, we find the transient associated with NGC 4993 as the only remaining plausible counterpart, and reject chance coincidence at the 99.5% confidence level. We therefore conclude that the optical counterpart we have identified near NGC 4993 is associated with GW170817. This discovery ushers in the era of multi-messenger astronomy with gravitational waves and demonstrates the power of DECam to identify the optical counterparts of gravitational-wave sources.

We present constraints on cosmological parameters from the Pantheon+ analysis of 1701 light curves of 1550 distinct Type Ia supernovae (SNe Ia) ranging in redshift from $z=0.001$ to 2.26. This work features an increased sample size, increased redshift span, and improved treatment of systematic uncertainties in comparison to the original Pantheon analysis and results in a factor of two improvement in cosmological constraining power. For a Flat$\Lambda$CDM model, we find $\Omega_M=0.334\pm0.018$ from SNe Ia alone. For a Flat$w_0$CDM model, we measure $w_0=-0.90\pm0.14$ from SNe Ia alone, H$_0=73.5\pm1.1$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ when including the Cepheid host distances and covariance (SH0ES), and $w_0=-0.978^{+0.024}_{-0.031}$ when combining the SN likelihood with constraints from the cosmic microwave background (CMB) and baryon acoustic oscillations (BAO); both $w_0$ values are consistent with a cosmological constant. We also present the most precise measurements to date on the evolution of dark energy in a Flat$w_0w_a$CDM universe, and measure $w_a=-0.1^{+0.9}_{-2.0}$ from Pantheon+ alone, H$_0=73.3\pm1.1$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ when including SH0ES, and $w_a=-0.65^{+0.28}_{-0.32}$ when combining Pantheon+ with CMB and BAO data. Finally, we find that systematic uncertainties in the use of SNe Ia along the distance ladder comprise less than one third of the total uncertainty in the measurement of H$_0$ and cannot explain the present "Hubble tension" between local measurements and early-Universe predictions from the cosmological model.

The Sloan Digital Sky Survey-II (SDSS-II) has embarked on a multi-year project to identify and measure light curves for intermediate-redshift (0.05 < z < 0.35) Type Ia supernovae (SNe Ia) using repeated five-band (ugriz) imaging over an area of 300 sq. deg. The survey region is a stripe 2.5° wide centered on the celestial equator in the Southern Galactic Cap that has been imaged numerous times in earlier years, enabling construction of a deep reference image for the discovery of new objects. Supernova imaging observations are being acquired between September 1 and November 30 of 2005–7. During the first two seasons, each region was imaged on average every five nights. Spectroscopic follow-up observations to determine supernova type and redshift are carried out on a large number of telescopes. In its first two three-month seasons, the survey has discovered and measured light curves for 327 spectroscopically confirmed SNe Ia, 30 probable SNe Ia, 14 confirmed SNe Ib/c, 32 confirmed SNe II, plus a large number of photometrically identified SNe Ia, 94 of which have host-galaxy spectra taken so far. This paper provides an overview of the project and briefly describes the observations completed during the first two seasons of operation.

The Dark Energy Camera is a new imager with a 2.2-degree diameter field of view mounted at the prime focus of the Victor M. Blanco 4-meter telescope on Cerro Tololo near La Serena, Chile. The camera was designed and constructed by the Dark Energy Survey Collaboration, and meets or exceeds the stringent requirements designed for the wide-field and supernova surveys for which the collaboration uses it. The camera consists of a five element optical corrector, seven filters, a shutter with a 60 cm aperture, and a CCD focal plane of 250 micron thick fully-depleted CCDs cooled inside a vacuum Dewar. The 570 Mpixel focal plane comprises 62 2kx4k CCDs for imaging and 12 2kx2k CCDs for guiding and focus. The CCDs have 15 microns x15 microns pixels with a plate scale of 0.263 arc sec per pixel. A hexapod system provides state-of-the-art focus and alignment capability. The camera is read out in 20 seconds with 6-9 electrons readout noise. This paper provides a technical description of the camera's engineering, construction, installation, and current status.