We explore the simple inter-relationships between mass, star formation rate, and environment in the SDSS, zCOSMOS, and other deep surveys. We take a purely empirical approach in identifying those features of galaxy evolution that are demanded by the data and then explore the analytic consequences of these. We show that the differential effects of mass and environment are completely separable to z ∼ 1, leading to the idea of two distinct processes of "mass quenching" and "environment quenching." The effect of environment quenching, at fixed over-density, evidently does not change with epoch to z ∼ 1 in zCOSMOS, suggesting that the environment quenching occurs as large-scale structure develops in the universe, probably through the cessation of star formation in 30%–70% of satellite galaxies. In contrast, mass quenching appears to be a more dynamic process, governed by a quenching rate. We show that the observed constancy of the Schechter M* and αs for star-forming galaxies demands that the quenching of galaxies around and above M* must follow a rate that is statistically proportional to their star formation rates (or closely mimic such a dependence). We then postulate that this simple mass-quenching law in fact holds over a much broader range of stellar mass (2 dex) and cosmic time. We show that the combination of these two quenching processes, plus some additional quenching due to merging naturally produces (1) a quasi-static single Schechter mass function for star-forming galaxies with an exponential cutoff at a value M* that is set uniquely by the constant of proportionality between the star formation and mass quenching rates and (2) a double Schechter function for passive galaxies with two components. The dominant component (at high masses) is produced by mass quenching and has exactly the same M* as the star-forming galaxies but a faint end slope that differs by Δαs ∼ 1. The other component is produced by environment effects and has the same M* and αs as the star-forming galaxies but an amplitude that is strongly dependent on environment. Subsequent merging of quenched galaxies will modify these predictions somewhat in the denser environments, mildly increasing M* and making αs slightly more negative. All of these detailed quantitative inter-relationships between the Schechter parameters of the star-forming and passive galaxies, across a broad range of environments, are indeed seen to high accuracy in the SDSS, lending strong support to our simple empirically based model. We find that the amount of post-quenching "dry merging" that could have occurred is quite constrained. Our model gives a prediction for the mass function of the population of transitory objects that are in the process of being quenched. Our simple empirical laws for the cessation of star formation in galaxies also naturally produce the "anti-hierarchical" run of mean age with mass for passive galaxies, as well as the qualitative variation of formation timescale indicated by the relative α-element abundances.

X-shooter is the first 2nd generation instrument of the ESO Very Large Telescope(VLT). It is a very efficient, single-target, intermediate-resolution spectrograph that was installed at the Cassegrain focus of UT2 in 2009. The instrument covers, in a single exposure, the spectral range from 300 to 2500 nm. It is designed to maximize the sensitivity in this spectral range through dichroic splitting in three arms with optimized optics, coatings, dispersive elements and detectors. It operates at intermediate spectral resolution (R~4,000 - 17,000, depending on wavelength and slit width) with fixed echelle spectral format (prism cross-dispersers) in the three arms. It includes a 1.8"x4" Integral Field Unit as an alternative to the 11" long slits. A dedicated data reduction package delivers fully calibrated two-dimensional and extracted spectra over the full wavelength range. We describe the main characteristics of the instrument and present its performance as measured during commissioning, science verification and the first months of science operations.

We present accurate photometric redshifts (photo-z) in the 2-deg2 COSMOS field. The redshifts are computed with 30 broad, intermediate, and narrowbands covering the UV (Galaxy Evolution Explorer), visible near-IR (NIR; Subaru, Canada–France–Hawaii Telescope (CFHT), United Kingdom Infrared Telescope, and National Optical Astronomy Observatory), and mid-IR (Spitzer/IRAC). A χ2 template-fitting method (Le Phare) was used and calibrated with large spectroscopic samples from the Very Large Telescope Visible Multi-Object Spectrograph and the Keck Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph. We develop and implement a new method which accounts for the contributions from emission lines ([O ii], Hβ, Hα, and Lyα) to the spectral energy distributions (SEDs). The treatment of emission lines improves the photo-z accuracy by a factor of 2.5. Comparison of the derived photo-z with 4148 spectroscopic redshifts (i.e., Δz = zs − zp) indicates a dispersion of at i+AB < 22.5, a factor of 2–6 times more accurate than earlier photo-z in the COSMOS, CFHT Legacy Survey, and the Classifying Object by Medium-Band Observations-17 survey fields. At fainter magnitudes i+AB < 24 and z < 1.25, the accuracy is . The deep NIR and Infrared Array Camera coverage enables the photo-z to be extended to z ∼ 2, albeit with a lower accuracy ( at i+AB ∼ 24). The redshift distribution of large magnitude-selected samples is derived and the median redshift is found to range from zm = 0.66 at 22 < i+AB < 22.5 to zm = 1.06 at 24.5 < i+AB < 25. At i+AB < 26.0, the multiwavelength COSMOS catalog includes approximately 607,617 objects. The COSMOS-30 photo-z enables the full exploitation of this survey for studies of galaxy and large-scale structure evolution at high redshift.

We present spectroscopic redshifts of a large sample of galaxies with IAB < 22.5 in the COSMOS field, measured from spectra of 10,644 objects that have been obtained in the first two years of observations in the zCOSMOS-bright redshift survey. These include a statistically complete subset of 10,109 objects. The average accuracy of individual redshifts is 110 km s−1, independent of redshift. The reliability of individual redshifts is described by a Confidence Class that has been empirically calibrated through repeat spectroscopic observations of over 600 galaxies. There is very good agreement between spectroscopic and photometric redshifts for the most secure Confidence Classes. For the less secure Confidence Classes, there is a good correspondence between the fraction of objects with a consistent photometric redshift and the spectroscopic repeatability, suggesting that the photometric redshifts can be used to indicate which of the less secure spectroscopic redshifts are likely right and which are probably wrong, and to give an indication of the nature of objects for which we failed to determine a redshift. Using this approach, we can construct a spectroscopic sample that is 99% reliable and which is 88% complete in the sample as a whole, and 95% complete in the redshift range 0.5 < z < 0.8. The luminosity and mass completeness levels of the zCOSMOS-bright sample of galaxies is also discussed.

[abridged] We present point-source catalogs for the 4Ms Chandra Deep Field-South (CDF-S), which is the deepest Chandra survey to date and covers an area of 464.5 arcmin^2. We provide a main source catalog, which contains 740 X-ray point sources that are detected with wavdetect at a false-positive probability threshold of 1E-5 and also satisfy a binomial-probability source-selection criterion of P<0.004; this approach is designed to maximize the number of reliable sources detected. A total of 300 main-catalog sources are new compared to the previous 2Ms CDF-S main-catalog sources. We also provide a supplementary catalog, which consists of 36 sources that are detected with wavdetect at 1E-5, satisfy 0.004< P<0.1, and have an optical counterpart with R<24. Multiwavelength identifications, basic optical/infrared/radio photometry, and spectroscopic/photometric redshifts are provided for the X-ray sources. Basic analyses of the X-ray and multiwavelength properties of the sources indicate that >75% of the main-catalog sources are AGNs; of the 300 new main-catalog sources, about 35% are likely normal and starburst galaxies, reflecting the rise of normal and starburst galaxies at the very faint flux levels uniquely accessible to the 4Ms CDF-S. Near the center of the 4Ms CDF-S, the observed AGN and galaxy source densities have reached ~9800 and 6900 per square degree, respectively. The 4 Ms CDF-S reaches on-axis flux limits of ~9.1E-18 and 5.5E-17 erg/cm^2/s for the soft and hard bands, respectively. An increase in the CDF-S exposure by a factor of ~2-2.5 would provide further significant gains and probe key unexplored discovery space.

Active Galactic Nuclei (AGN) are energetic astrophysical sources powered by accretion onto supermassive black holes in galaxies, and present unique observational signatures that cover the full electromagnetic spectrum over more than twenty orders of magnitude in frequency. The rich phenomenology of AGN has resulted in a large number of different "flavours" in the literature that now comprise a complex and confusing AGN "zoo". It is increasingly clear that these classifications are only partially related to intrinsic differences between AGN, and primarily reflect variations in a relatively small number of astrophysical parameters as well the method by which each class of AGN is selected. Taken together, observations in different electromagnetic bands as well as variations over time provide complementary windows on the physics of different sub-structures in the AGN. In this review, we present an overview of AGN multi-wavelength properties with the aim of painting their "big picture" through observations in each electromagnetic band from radio to gamma-rays as well as AGN variability. We address what we can learn from each observational method, the impact of selection effects, the physics behind the emission at each wavelength, and the potential for future studies. To conclude we use these observations to piece together the basic architecture of AGN, discuss our current understanding of unification models, and highlight some open questions that present opportunities for future observational and theoretical progress.

Feedback from accreting SMBHs is often identified as the main mechanism responsible for regulating star-formation in AGN host galaxies. However, the relationships between AGN activity, radiation, winds, and star-formation are complex and still far from being understood. We study scaling relations between AGN properties, host galaxy properties and AGN winds. We then evaluate the wind mean impact on the global star-formation history, taking into account the short AGN duty cycle with respect to that of star-formation. We first collect AGN wind observations for 94 AGN with detected massive winds at sub-pc to kpc spatial scales. We then fold AGN wind scaling relations with AGN luminosity functions, to evaluate the average AGN wind mass-loading factor as a function of cosmic time. We find strong correlations between the AGN molecular and ionised wind mass outflow rates and the AGN bolometric luminosity. The power law scaling is steeper for ionised winds (slope 1.29+/-0.38) than for molecular winds (0.76+/-0.06), meaning that the two rates converge at high bolometric luminosities. The molecular gas depletion timescale and the molecular gas fraction of galaxies hosting powerful AGN winds are 3-10 times shorter and smaller than those of main-sequence galaxies with similar SFR, stellar mass and redshift. These findings suggest that, at high AGN bolometric luminosity, the reduced molecular gas fraction may be due to the destruction of molecules by the wind, leading to a larger fraction of gas in the atomic ionised phase. The AGN wind mass-loading factor $\eta=\dot M_{OF}/SFR$ is systematically higher than that of starburst driven winds. Our analysis shows that AGN winds are, on average, powerful enough to clean galaxies from their molecular gas only in massive systems at z<=2, i.e. a strong form of co-evolution between SMBHs and galaxies appears to break down for the least massive galaxies.

We present X-ray source catalogs for the $\approx7$ Ms exposure of the Chandra Deep Field-South (CDF-S), which covers a total area of 484.2 arcmin$^2$. Utilizing WAVDETECT for initial source detection and ACIS Extract for photometric extraction and significance assessment, we create a main source catalog containing 1008 sources that are detected in up to three X-ray bands: 0.5-7.0 keV, 0.5-2.0 keV, and 2-7 keV. A supplementary source catalog is also provided including 47 lower-significance sources that have bright ($K_s\le23$) near-infrared counterparts. We identify multiwavelength counterparts for 992 (98.4%) of the main-catalog sources, and we collect redshifts for 986 of these sources, including 653 spectroscopic redshifts and 333 photometric redshifts. Based on the X-ray and multiwavelength properties, we identify 711 active galactic nuclei (AGNs) from the main-catalog sources. Compared to the previous $\approx4$ Ms CDF-S catalogs, 291 of the main-catalog sources are new detections. We have achieved unprecedented X-ray sensitivity with average flux limits over the central $\approx1$ arcmin$^2$ region of $\approx1.9\times10^{-17}$, $6.4\times10^{-18}$, and $2.7\times10^{-17}$ erg cm$^{-2}$ s$^{-1}$ in the three X-ray bands, respectively. We provide cumulative number-count measurements observing, for the first time, that normal galaxies start to dominate the X-ray source population at the faintest 0.5-2.0 keV flux levels. The highest X-ray source density reaches $\approx50\,500$ deg$^{-2}$, and $47\%\pm4\%$ of these sources are AGNs ($\approx23\,900$ deg$^{-2}$).

The Chandra COSMOS Survey (C-COSMOS) is a large, 1.8 Ms, Chandra} program that has imaged the central 0.5 sq.deg of the COSMOS field (centered at 10h, +02deg) with an effective exposure of ~160ksec, and an outer 0.4sq.deg. area with an effective exposure of ~80ksec. The limiting source detection depths are 1.9e-16 erg cm(-2) s(-1) in the Soft (0.5-2 keV) band, 7.3e(-16) erg cm^-2 s^-1 in the Hard (2-10 keV) band, and 5.7e(-16) erg cm(-2) s(-1) in the Full (0.5-10 keV) band. Here we describe the strategy, design and execution of the C-COSMOS survey, and present the catalog of 1761 point sources detected at a probability of being spurious of <2e(-5) (1655 in the Full, 1340 in the Soft, and 1017 in the Hard bands). By using a grid of 36 heavily (~50%) overlapping pointing positions with the ACIS-I imager, a remarkably uniform (to 12%) exposure across the inner 0.5 sq.deg field was obtained, leading to a sharply defined lower flux limit. The widely different PSFs obtained in each exposure at each point in the field required a novel source detection method, because of the overlapping tiling strategy, which is described in a companion paper. (Puccetti et al. Paper II). This method produced reliable sources down to a 7-12 counts, as verified by the resulting logN-logS curve, with sub-arcsecond positions, enabling optical and infrared identifications of virtually all sources, as reported in a second companion paper (Civano et al. Paper III). The full catalog is described here in detail, and is available on-line.