The Zwicky Transient Facility (ZTF) is a new optical time-domain survey that uses the Palomar 48-inch Schmidt telescope. A custom-built wide-field camera provides a 47 deg$^2$ field of view and 8 second readout time, yielding more than an order of magnitude improvement in survey speed relative to its predecessor survey, the Palomar Transient Factory (PTF). We describe the design and implementation of the camera and observing system. The ZTF data system at the Infrared Processing and Analysis Center provides near-real-time reduction to identify moving and varying objects. We outline the analysis pipelines, data products, and associated archive. Finally, we present on-sky performance analysis and first scientific results from commissioning and the early survey. ZTF's public alert stream will serve as a useful precursor for that of the Large Synoptic Survey Telescope.

The Zwicky Transient Facility (ZTF), a public-private enterprise, is a new time domain survey employing a dedicated camera on the Palomar 48-inch Schmidt telescope with a 47 deg$^2$ field of view and 8 second readout time. It is well positioned in the development of time domain astronomy, offering operations at 10% of the scale and style of the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) with a single 1-m class survey telescope. The public surveys will cover the observable northern sky every three nights in g and r filters and the visible Galactic plane every night in g and r. Alerts generated by these surveys are sent in real time to brokers. A consortium of universities which provided funding ("partnership") are undertaking several boutique surveys. The combination of these surveys producing one million alerts per night allows for exploration of transient and variable astrophysical phenomena brighter than r $\sim$ 20.5 on timescales of minutes to years. We describe the primary science objectives driving ZTF including the physics of supernovae and relativistic explosions, multi-messenger astrophysics, supernova cosmology, active galactic nuclei and tidal disruption events, stellar variability, and Solar System objects.

The Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS) combines data from NASA's Spitzer, Chandra, Hubble and GALEX observatories, together with ground-based data into a comprehensive imaging and spectroscopic survey of over 200 low redshift Luminous Infrared Galaxies (LIRGs). The LIRGs are a complete subset of the IRAS Revised Bright Galaxy Sample (RBGS). The LIRGs targeted in GOALS span the full range of nuclear spectral types defined via traditional optical line-ratio diagrams as well as interaction stages. They provide an unbiased picture of the processes responsible for enhanced infrared emission in galaxies in the local Universe. As an example of the analytic power of the multi-wavelength GOALS dataset, we present data for the interacting system VV 340 (IRAS F14547+2449). Between 80-95% of the total far-infrared emission (or about 5E11 solar luminosities) originates in VV 340 North. While the IRAC colors of VV 340 North and South are consistent with star-forming galaxies, both the Spitzer IRS and Chandra ACIS data indicate the presence of a buried AGN in VV 340 North. The GALEX far and near-UV fluxes imply a extremely large infrared "excess" (IRX) for the system (IR/FUV = 81) which is well above the correlation seen in starburst galaxies. Most of this excess is driven by VV 340 N, which alone has an IR excess of nearly 400. The VV 340 system seems to be comprised of two very different galaxies - an infrared luminous edge-on galaxy (VV 340 North) that dominates the long-wavelength emission from the system and which hosts a buried AGN, and a face-on starburst (VV 340 South) that dominates the short-wavelength emission.

The Zwicky Transient Facility (ZTF) is a new robotic time-domain survey currently in progress using the Palomar 48-inch Schmidt Telescope. ZTF uses a 47 square degree field with a 600 megapixel camera to scan the entire northern visible sky at rates of ~3760 square degrees/hour to median depths of g ~ 20.8 and r ~ 20.6 mag (AB, 5sigma in 30 sec). We describe the Science Data System that is housed at IPAC, Caltech. This comprises the data-processing pipelines, alert production system, data archive, and user interfaces for accessing and analyzing the products. The realtime pipeline employs a novel image-differencing algorithm, optimized for the detection of point source transient events. These events are vetted for reliability using a machine-learned classifier and combined with contextual information to generate data-rich alert packets. The packets become available for distribution typically within 13 minutes (95th percentile) of observation. Detected events are also linked to generate candidate moving-object tracks using a novel algorithm. Objects that move fast enough to streak in the individual exposures are also extracted and vetted. The reconstructed astrometric accuracy per science image with respect to Gaia is typically 45 to 85 milliarcsec. This is the RMS per axis on the sky for sources extracted with photometric S/N >= 10. The derived photometric precision (repeatability) at bright unsaturated fluxes varies between 8 and 25 millimag. Photometric calibration accuracy with respect to Pan-STARRS1 is generally better than 2%. The products support a broad range of scientific applications: fast and young supernovae, rare flux transients, variable stars, eclipsing binaries, variability from active galactic nuclei, counterparts to gravitational wave sources, a more complete census of Type Ia supernovae, and Solar System objects.

We present the first results of a survey of the [CII]158um emission line in 241 luminous infrared galaxies (LIRGs) comprising the Great Observatories All-sky Survey (GOALS) sample, obtained with the PACS instrument on board Herschel. The [CII] luminosities of the LIRGs in GOALS range from ~10^7 to 2x10^9 Lsun. We find that LIRGs show a tight correlation of [CII]/FIR with far-IR flux density ratios, with a strong negative trend spanning from ~10^-2 to 10^-4, as the average temperature of dust increases. We find correlations between the [CII]/FIR ratio and the strength of the 9.7um silicate absorption feature as well as with the luminosity surface density of the mid-IR emitting region (Sigma_MIR), suggesting that warmer, more compact starbursts have substantially smaller [CII]/FIR ratios. Pure star-forming (SF) LIRGs have a mean [CII]/FIR ~ 4x10^-3, while galaxies with low 6.2um PAH equivalent widths (EWs), indicative of the presence of active galactic nuclei (AGN), span the full range in [CII]/FIR. However, we show that even when only pure SF galaxies are considered, the [CII]/FIR ratio drops by an order of magnitude, from 10^-2 to 10^-3, with Sigma_MIR and Sigma_IR, implying that the [CII] luminosity is not a good indicator of the star formation rate (SFR) for most LIRGs, for it does not scale linearly with the warm dust emission. Moreover, even in LIRGs in which we detect an AGN in the mid-IR, the majority (2/3) of galaxies show [CII]/FIR >= 10^-3 typical of high 6.2um PAH EW sources, suggesting that most AGNs do not contribute significantly to the far-IR emission. We provide an empirical relation between the [CII]/FIR and the specific SFR (SSFR) for SF LIRGs. Finally, we present predictions for the starburst size based on the observed [CII] and far-IR luminosities which should be useful for comparing with results from future surveys of high-redshift galaxies with ALMA and CCAT.

Abstract We present an analysis of  , [O iii ] 88 , [N ii ] 122 , and  far-infrared (FIR) fine-structure line observations obtained with Herschel /PACS, for ∼240 local luminous infrared galaxies (LIRGs) in the Great Observatories All-sky LIRG Survey. We find pronounced declines (“deficits”) of line-to-FIR continuum emission for [N ii ] 122 ,  , and  as a function of FIR color and infrared luminosity surface density,  . The median electron density of the ionized gas in LIRGs, based on the [N ii ] 122 /[N ii ] 205 ratio, is  = 41 cm −3 . We find that the dispersion in the  deficit of LIRGs is attributed to a varying fractional contribution of photodissociation regions (PDRs) to the observed  emission, f (  ) =  /  , which increases from ∼60% to ∼95% in the warmest LIRGs. The  /  ratio is tightly correlated with the PDR gas kinetic temperature in sources where  is not optically thick or self-absorbed. For each galaxy, we derive the average PDR hydrogen density,  , and intensity of the interstellar radiation field, G , in units of  and find G /  ratios of ∼0.1–50  cm 3 , with ULIRGs populating the upper end of the distribution. There is a relation between G /  and  , showing a critical break at  ≃ 5 × 10 10 L ⊙ kpc −2 . Below  , G /  remains constant, ≃0.32  cm 3 , and variations in  are driven by the number density of star-forming regions within a galaxy, with no change in their PDR properties. Above  , G /  increases rapidly with  , signaling a departure from the typical PDR conditions found in normal star-forming galaxies toward more intense/harder radiation fields and compact geometries typical of starbursting sources.

Abstract We present James Webb Space Telescope (JWST) integral-field spectrograph observations of NGC 3256, a local infrared-luminous late-stage merging system with two nuclei roughly 1 kpc apart, both of which have evidence of cold molecular outflows. Using JWST/NIRSpec and Mid-Infrared Instrument data sets, we investigate this morphologically complex system on spatial scales of <100 pc, where we focus on the warm molecular H 2 gas surrounding the nuclei. We detect collimated outflowing warm H 2 gas originating from the southern nucleus, though we do not find significant outflowing H 2 gas surrounding the northern nucleus. We measure maximum intrinsic outflow velocities of ∼1000 km s −1 , which extend out to a distance of 0.7 kpc. Based on H 2 S(7)/S(1) ratios, we find a larger fraction of warmer gas near the southern nucleus, which decreases with increasing distance from the nucleus, signifying the southern nucleus as a primary source of H 2 heating. The gas mass of the warm H 2 outflow component is estimated to be M warm ,out = (1.4 ± 0.2) × 10 6 M ⊙ , as much as 6% of the cold H 2 mass estimated using Atacama Large Millimeter/submillimeter Array CO data. The outflow timescale is about 7 × 10 5 yr, resulting in a mass outflow rate M ̇ warm , out = 2.0 ± 0.8  M ⊙   yr − 1  and kinetic power P warm,out ∼ 4 × 10 41 erg s −1 . Lastly, regions within our 3.″0 × 3.″0 NIRSpec data, where the outflowing gas reside show high [Fe ii ]/Pa β and H 2 /Br γ line ratios, indicate enhanced mechanical heating caused by the outflows. The fluxes and ratios of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in these regions are not significantly different compared to those elsewhere in the disk, suggesting the outflows may not significantly alter the PAH ionization state or grain size.

is poised to make significant advances in the study of nearby galaxies in the Local Universe. Here we present a first look at six galaxies observed for the Nearby Galaxy Showcase as part of the Early Release Observations acquired between August and November 2023. These targets, three dwarf galaxies (Holmberg\,II, IC\,10, and NGC\,6822) and three spirals (IC\,342, NGC\,2403, and NGC\,6744), range in distance from about 0.5\,Mpc to 8.8\,Mpc. We first assess the surface brightness depths in the stacked images, and confirm previous estimates in 100\,arcsec$^2$ regions for Visible Camera (VIS) of $1 limits of $30.5$\ but find deeper than previous estimates for Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP) with $1 By combining and into RGB images, we illustrate the large field of view (FoV) covered by a single reference observing sequence (ROS), together with exquisite detail on scales of $<1$--$4$ parsecs in these nearby galaxies. Our analysis of radial surface brightness and color profiles demonstrates that the photometric calibration of is consistent with what is expected for galaxy colors according to stellar synthesis models. We perform standard source-selection techniques for stellar photometry, and find approximately 1.3 million stars across the six galaxy fields. After subtracting foreground stars and background galaxies, and applying a color and magnitude selection, we extract stellar populations of different ages for the six galaxies. The resolved stellar photometry obtained with allows us to constrain the star-formation histories of these galaxies, which we do by disentangling the distributions of young stars and asymptotic giant branch and red giant branch stellar populations. We finally examine two galaxies individually for surrounding systems of dwarf galaxy satellites and globular cluster populations. Our analysis of the ensemble of dwarf satellites around NGC\,6744 recovers all the previously known dwarf satellites within the FoV, and also confirms the satellite nature of a previously identified candidate, dw1909m6341, a nucleated dwarf spheroidal at the end of a spiral arm. Our new census of the globular clusters around NGC\,2403 yields nine new star-cluster candidates, eight of which exhibit colors indicative of evolved stellar populations. In summary, our first investigation of six ``showcase'' galaxies demonstrates that is a powerful probe of stellar structure and stellar populations in nearby galaxies, and will provide vastly improved statistics on dwarf satellite systems and extragalactic globular clusters in the local Universe, among many other exciting results.

Abstract UVCANDELS is a Hubble Space Telescope Cycle-26 Treasury Program awarded 164 orbits of primary ultraviolet (UV) F275W imaging and coordinated parallel optical F435W imaging in four CANDELS fields—GOODS-N, GOODS-S, EGS, and COSMOS—covering a total area of ∼426 arcmin 2 . This is ∼2.7 times larger than the area covered by previous deep-field space UV data combined, reaching a depth of about 27 and 28 ABmag (5 σ in 0.”2 apertures) for F275W and F435W, respectively. Along with new photometric catalogs, we present an analysis of the rest-frame UV luminosity function (LF), relying on our UV-optimized aperture photometry method, yielding a factor of 1.5 increase over H-isophot aperture photometry in the signal-to-noise ratios of galaxies in our F275W imaging. Using well-tested photometric redshift measurements, we identify 5810 galaxies at redshifts 0.6 < z < 1, down to an absolute magnitude of M UV = −14.2. In order to minimize the effect of uncertainties in estimating the completeness function, especially at the faint end, we restrict our analysis to sources above 30% completeness, which provides a final sample of 4726 galaxies at −21.5 < M UV < −15.5. We performed a maximum likelihood estimate to derive the best-fit parameters of the UV LF. We report a best-fit faint-end slope of α = − 1.359 − 0.041 + 0.041 at z ∼ 0.8. Creating subsamples at z ∼ 0.7 and z ∼ 0.9, we observe a possible evolution of α with redshift. The unobscured UV luminosity density at M UV < −10 is derived as ρ U V = 1.339 − 0.030 + 0.027  ( ×  10 26   e r g   s − 1    H z − 1    M p c − 3  ) using our best-fit LF parameters. The new F275W and F435 photometric catalogs from UVCANDELS have been made publicly available on the Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes.