This paper describes the Seventh Data Release of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), marking the completion of the original goals of the SDSS and the end of the phase known as SDSS-II. It includes 11,663 deg2 of imaging data, with most of the ∼2000 deg2 increment over the previous data release lying in regions of low Galactic latitude. The catalog contains five-band photometry for 357 million distinct objects. The survey also includes repeat photometry on a 120° long, 25 wide stripe along the celestial equator in the Southern Galactic Cap, with some regions covered by as many as 90 individual imaging runs. We include a co-addition of the best of these data, going roughly 2 mag fainter than the main survey over 250 deg2. The survey has completed spectroscopy over 9380 deg2; the spectroscopy is now complete over a large contiguous area of the Northern Galactic Cap, closing the gap that was present in previous data releases. There are over 1.6 million spectra in total, including 930,000 galaxies, 120,000 quasars, and 460,000 stars. The data release includes improved stellar photometry at low Galactic latitude. The astrometry has all been recalibrated with the second version of the USNO CCD Astrograph Catalog, reducing the rms statistical errors at the bright end to 45 milliarcseconds per coordinate. We further quantify a systematic error in bright galaxy photometry due to poor sky determination; this problem is less severe than previously reported for the majority of galaxies. Finally, we describe a series of improvements to the spectroscopic reductions, including better flat fielding and improved wavelength calibration at the blue end, better processing of objects with extremely strong narrow emission lines, and an improved determination of stellar metallicities.

We report data for $I$ band Surface Brightness Fluctuation (SBF) magnitudes, V-I colors, and distance moduli for 300 galaxies. The Survey contains E, S0 and early-type spiral galaxies in the proportions of 49:42:9, and is essentially complete for E galaxies to Hubble velocities of 2000 km/s, with a substantial sampling of E galaxies out to 4000 km/s. The median error in distance modulus is 0.22 mag. We also present two new results from the Survey. (1) We compare the mean peculiar flow velocity (bulk flow) implied by our distances with predictions of typical cold dark matter transfer functions as a function of scale, and find very good agreement with cold, dark matter cosmologies if the transfer function scale parameter $\Gamma$, and the power spectrum normalization $\sigma_8$ are related by $\sigma_8 \Gamma^{-0.5} \approx 2\pm0.5$. Derived directly from velocities, this result is independent of the distribution of galaxies or models for biasing. The modest bulk flow contradicts reports of large-scale, large-amplitude flows in the $\sim200$ Mpc diameter volume surrounding our Survey volume. (2) We present a distance-independent measure of absolute galaxy luminosity, \Nbar, and show how it correlates with galaxy properties such as color and velocity dispersion, demonstrating its utility for measuring galaxy distances through large and unknown extinction.

The ACS Virgo Cluster Survey is a Hubble Space Telescope program to obtain high-resolution imaging in widely separated bandpasses (F475W ≈ g and F850LP ≈ z) for 100 early-type members of the Virgo Cluster, spanning a range of ≈460 in blue luminosity. We use this large, homogenous data set to examine the innermost structure of these galaxies and to characterize the properties of their compact central nuclei. We present a sharp upward revision in the frequency of nucleation in early-type galaxies brighter than MB ≈ -15 (66% ≲ fn ≲ 82%) and show that ground-based surveys underestimated the number of nuclei due to surface brightness selection effects, limited sensitivity and poor spatial resolution. We speculate that previously reported claims that nucleated dwarfs are more concentrated toward the center of Virgo than their nonnucleated counterparts may be an artifact of these selection effects. There is no clear evidence from the properties of the nuclei, or from the overall incidence of nucleation, for a change at MB ~ -17.6, the traditional dividing point between dwarf and giant galaxies. There does, however, appear to be a fundamental transition at MB ~ -20.5, in the sense that the brighter, "core-Sérsic" galaxies lack resolved (stellar) nuclei. A search for nuclei that may be offset from the photocenters of their host galaxies reveals only five candidates with displacements of more than 05, all of which are in dwarf galaxies. In each case, however, the evidence suggests that these "nuclei" are, in fact, globular clusters projected close to the galaxy photocenter. Working from a sample of 51 galaxies with prominent nuclei, we find a median half-light radius of ⟨rh⟩ = 4.2 pc, with the sizes of individual nuclei ranging from 62 pc down to ≤2 pc (i.e., unresolved in our images) in about a half-dozen cases. Excluding these unresolved objects, the nuclei sizes are found to depend on nuclear luminosity according to the relation rh ∝ 0.50±0.03. Because the large majority of nuclei are resolved, we can rule out low-level AGNs as an explanation for the central luminosity excess in almost all cases. On average, the nuclei are ≈3.5 mag brighter than a typical globular cluster. Based on their broadband colors, the nuclei appear to have old to intermediate age stellar populations. The colors of the nuclei in galaxies fainter than MB ≈ -17.6 are tightly correlated with their luminosities, and less so with the luminosities of their host galaxies, suggesting that their chemical enrichment histories were governed by local or internal factors. Comparing the nuclei to the "nuclear clusters" found in late-type spiral galaxies reveals a close match in terms of size, luminosity, and overall frequency. A formation mechanism that is rather insensitive to the detailed properties of the host galaxy properties is required to explain this ubiquity and homogeneity. The mean of the frequency function for the nucleus-to-galaxy luminosity ratio in our nucleated galaxies, ⟨log η⟩ = -2.49 ± 0.09 dex (σ = 0.59 ± 0.10), is indistinguishable from that of the SBH-to-bulge mass ratio, ⟨log(•/gal)⟩ = -2.61 ± 0.07 dex (σ = 0.45 ± 0.09), calculated in 23 early-type galaxies with detected supermassive black holes (SBHs). We argue that the compact stellar nuclei found in many of our program galaxies are the low-mass counterparts of the SBHs detected in the bright galaxies. If this interpretation is correct, then one should think in terms of "central massive objects"—either SBHs or compact stellar nuclei—that accompany the formation of almost all early-type galaxies and contain a mean fraction ≈0.3% of the total bulge mass. In this view, SBHs would be the dominant formation mode above MB ≈ -20.5.

ABSTRACT The Next Generation Virgo Cluster Survey (NGVS) is a program that uses the 1 deg 2 MegaCam instrument on the Canada–France–Hawaii Telescope to carry out a comprehensive optical imaging survey of the Virgo cluster, from its core to its virial radius—covering a total area of 104 deg 2 —in the u * griz bandpasses. Thanks to a dedicated data acquisition strategy and processing pipeline, the NGVS reaches a point-source depth of g ≈ 25.9 mag (10σ) and a surface brightness limit of μ g ∼ 29 mag arcsec −2 (2σ above the mean sky level), thus superseding all previous optical studies of this benchmark galaxy cluster. In this paper, we give an overview of the technical aspects of the survey, such as areal coverage, field placement, choice of filters, limiting magnitudes, observing strategies, data processing and calibration pipelines, survey timeline, and data products. We also describe the primary scientific topics of the NGVS, which include: the galaxy luminosity and mass functions; the color–magnitude relation; galaxy scaling relations; compact stellar systems; galactic nuclei; the extragalactic distance scale; the large-scale environment of the cluster and its relationship to the Local Supercluster; diffuse light and the intracluster medium; galaxy interactions and evolutionary processes; and extragalactic star clusters. In addition, we describe a number of ancillary programs dealing with “foreground” and “background” science topics, including the study of high-inclination trans-Neptunian objects; the structure of the Galactic halo in the direction of the Virgo Overdensity and Sagittarius Stream; the measurement of cosmic shear, galaxy–galaxy, and cluster lensing; and the identification of distant galaxy clusters, and strong-lensing events.

We measure the morphology-density relation (MDR) and morphology-radius relation (MRR) for galaxies in seven z ~ 1 clusters that have been observed with the Advanced Camera for Surveys (ACS) on board the Hubble Space Telescope. Simulations and independent comparisons of our visually derived morphologies indicate that ACS allows one to distinguish between E, S0, and spiral morphologies down to z850 = 24, corresponding to L/L* = 0.21 and 0.30 at z = 0.83 and 1.24, respectively. We adopt density and radius estimation methods that match those used at lower redshift in order to study the evolution of the MDR and MRR. We detect a change in the MDR between 0.8 < z < 1.2 and that observed at z ~ 0, consistent with recent work; specifically, the growth in the bulge-dominated galaxy fraction, fE+S0, with increasing density proceeds less rapidly at z ~ 1 than it does at z ~ 0. At z ~ 1 and Σ ≥ 500 galaxies Mpc-2, we find ⟨fE+S0⟩ = 0.72 ± 0.10. At z ~ 0, an E+S0 population fraction of this magnitude occurs at densities about 5 times smaller. The evolution in the MDR is confined to densities Σ ≳ 40 galaxies Mpc-2 and appears to be primarily due to a deficit of S0 galaxies and an excess of Sp+Irr galaxies relative to the local galaxy population. The fE-density relation exhibits no significant evolution between z = 1 and 0. We find mild evidence to suggest that the MDR is dependent on the bolometric X-ray luminosity of the intracluster medium. Implications for the evolution of the disk galaxy population in dense regions are discussed in the context of these observations.

The fraction of stellar mass contained in globular clusters (GCs), also measured by number as the specific frequency, is a fundamental quantity that reflects both a galaxy's early star formation and its entire merging history. We present specific frequencies, luminosities, and mass fractions for the globular cluster systems of 100 early-type galaxies in the ACS Virgo Cluster Survey, the largest homogeneous catalog of its kind. We find the following: (1) GC mass fractions can be high in both giants and dwarfs but are universally low in galaxies with intermediate luminosities. (2) The behavior of specific frequency across galaxy mass is dominated by the blue GCs. (3) GC fractions of low-mass galaxies exhibit a dependence on environment. Nearly all dwarf galaxies with high GC fractions are within 1 Mpc of the cD galaxy M87, presenting the first strong evidence that GC formation in dwarfs is biased toward dense environments. (4) GC formation in central dwarfs is biased because their stars form earliest and most intensely. Comparisons to the Millennium Simulation show that central dwarfs have older stellar populations and form more stars at higher star formation rates (SFRs) and SFR surface densities. The SFR surface density in simulated dwarfs peaks before the total SFR, naturally producing GC populations that are older and more metal-poor than the field stars. (5) Dwarfs within ~40 kpc of the giant ellipticals M87 and M49 are red and have few or no GCs, suggesting that they have been tidally stripped and have contributed their GCs to the halos of their giant neighbors. The central dwarfs with high GC mass fractions are thus likely to be the survivors most similar to the protogalaxies that assembled the rich M87 globular cluster system.

We present g-z color and z-band surface brightness fluctuations (SBF) measurements for 43 early-type galaxies in the Fornax cluster imaged with HST/ACS. These are combined with measurements for Virgo cluster galaxies to derive a revised, nonlinear calibration of the z-band SBF absolute magnitude as a function of g-z. In all, we tabulate recalibrated SBF distances for 134 galaxies in Virgo, Fornax, the Virgo W' group, and NGC4697 in the Virgo Southern Extension. The calibration procedure yields a precise relative distance modulus for Fornax with respect to Virgo of 0.42+/-0.03 mag, or a distance ratio 1.214 +/- 0.017. The resulting Fornax distance modulus is 31.51 +/-0.03 +/-0.15 mag, 20.0 +/-0.3 +/-1.4 Mpc, where the second set of error bars reflects systematic uncertainty from our assumed Virgo distance of 16.5 Mpc. The rms distance scatter for the early-type Fornax galaxies is 0.49^{+0.11}_{-0.15} Mpc, consistent with its compact appearance on the sky. This translates to a depth scatter smaller than the intrinsic, or "cosmic", scatter sigma_cosmic in the SBF calibration, unlike in Virgo. As a result, we are able to place the first tight constraints on the value of sigma_cosmic, finding 0.06 +/- 0.01 mag, with a firm upper limit of sigma_cosmic<0.08 mag, at least for galaxies with g-z>1.02. We also present an alternative SBF calibration based on the `fluctuation count' parameter Nbar, a proxy for galaxy mass, which gives a consistent relative distance. Finally, we find no evidence for systematic trends of the galaxy distances with position or velocity (e.g., no current infall); the Fornax cluster appears both compact and well virialized.[abridged]

The International Gemini Observatory/NSF NOIRLab is currently developing GNAO, the next-generation adaptive optics (AO) facility for the 8-m Gemini-North telescope. GNAO's primary science instrument will be the future Gemini Infrared Multi-Object Spectrograph (GIRMOS) which will use the AO-compensated beam from GNAO to offer (i) wide-field near-infrared imaging with near diffraction-limited performance over fields of approximately 20 arcsec× 20 arcsec, (ii) seeing-enhanced imaging over fields of up to 85 arcsec×85 arcsec, and (iii) spatially-resolved near-infrared spectroscopy through up to four deployable integral field units. Time domain applications have played a major role in defining GNAO's capabilities. As a queue-operated, 4-laser-guide-star adaptive optics system, GNAO will be a premier facility for following up gamma-ray bursts and transient multimessenger events at high angular resolution. This paper describes the operational requirements and concepts facilitating rapid-response observations with GNAO. We also present a preview of the anticipated sensitivity and astrometric performance when using GNAO together with the GIRMOS imaging mode.