We present results based on full-mission Planck observations of temperature and polarization anisotropies of the CMB. These data are consistent with the six-parameter inflationary LCDM cosmology. From the Planck temperature and lensing data, for this cosmology we find a Hubble constant, H0= (67.8 +/- 0.9) km/s/Mpc, a matter density parameter Omega_m = 0.308 +/- 0.012 and a scalar spectral index with n_s = 0.968 +/- 0.006. (We quote 68% errors on measured parameters and 95% limits on other parameters.) Combined with Planck temperature and lensing data, Planck LFI polarization measurements lead to a reionization optical depth of tau = 0.066 +/- 0.016. Combining Planck with other astrophysical data we find N_ eff = 3.15 +/- 0.23 for the effective number of relativistic degrees of freedom and the sum of neutrino masses is constrained to < 0.23 eV. Spatial curvature is found to be |Omega_K| < 0.005. For LCDM we find a limit on the tensor-to-scalar ratio of r <0.11 consistent with the B-mode constraints from an analysis of BICEP2, Keck Array, and Planck (BKP) data. Adding the BKP data leads to a tighter constraint of r < 0.09. We find no evidence for isocurvature perturbations or cosmic defects. The equation of state of dark energy is constrained to w = -1.006 +/- 0.045. Standard big bang nucleosynthesis predictions for the Planck LCDM cosmology are in excellent agreement with observations. We investigate annihilating dark matter and deviations from standard recombination, finding no evidence for new physics. The Planck results for base LCDM are in agreement with BAO data and with the JLA SNe sample. However the amplitude of the fluctuations is found to be higher than inferred from rich cluster counts and weak gravitational lensing. Apart from these tensions, the base LCDM cosmology provides an excellent description of the Planck CMB observations and many other astrophysical data sets.

HEALPix -- the Hierarchical Equal Area iso-Latitude Pixelization -- is a versatile data structure with an associated library of computational algorithms and visualization software that supports fast scientific applications executable directly on very large volumes of astronomical data and large area surveys in the form of discretized spherical maps. Originally developed to address the data processing and analysis needs of the present generation of cosmic microwave background (CMB) experiments (e.g. BOOMERanG, WMAP), HEALPix can be expanded to meet many of the profound challenges that will arise in confrontation with the observational output of future missions and experiments, including e.g. Planck, Herschel, SAFIR, and the Beyond Einstein CMB polarization probe. In this paper we consider the requirements and constraints to be met in order to implement a sufficient framework for the efficient discretization and fast analysis/synthesis of functions defined on the sphere, and summarise how they are satisfied by HEALPix.

We present the first results based on Planck measurements of the CMB temperature and lensing-potential power spectra. The Planck spectra at high multipoles are extremely well described by the standard spatially-flat six-parameter LCDM cosmology. In this model Planck data determine the cosmological parameters to high precision. We find a low value of the Hubble constant, H0=67.3+/-1.2 km/s/Mpc and a high value of the matter density parameter, Omega_m=0.315+/-0.017 (+/-1 sigma errors) in excellent agreement with constraints from baryon acoustic oscillation (BAO) surveys. Including curvature, we find that the Universe is consistent with spatial flatness to percent-level precision using Planck CMB data alone. We present results from an analysis of extensions to the standard cosmology, using astrophysical data sets in addition to Planck and high-resolution CMB data. None of these models are favoured significantly over standard LCDM. The deviation of the scalar spectral index from unity is insensitive to the addition of tensor modes and to changes in the matter content of the Universe. We find a 95% upper limit of r<0.11 on the tensor-to-scalar ratio. There is no evidence for additional neutrino-like relativistic particles. Using BAO and CMB data, we find N_eff=3.30+/-0.27 for the effective number of relativistic degrees of freedom, and an upper limit of 0.23 eV for the summed neutrino mass. Our results are in excellent agreement with big bang nucleosynthesis and the standard value of N_eff=3.046. We find no evidence for dynamical dark energy. Despite the success of the standard LCDM model, this cosmology does not provide a good fit to the CMB power spectrum at low multipoles, as noted previously by the WMAP team. While not of decisive significance, this is an anomaly in an otherwise self-consistent analysis of the Planck temperature data.

The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) is an imaging and spectroscopic survey that will eventually cover approximately one-quarter of the celestial sphere and collect spectra of ≈106 galaxies, 100,000 quasars, 30,000 stars, and 30,000 serendipity targets. In 2001 June, the SDSS released to the general astronomical community its early data release, roughly 462 deg2 of imaging data including almost 14 million detected objects and 54,008 follow-up spectra. The imaging data were collected in drift-scan mode in five bandpasses (u, g, r, i, and z); our 95% completeness limits for stars are 22.0, 22.2, 22.2, 21.3, and 20.5, respectively. The photometric calibration is reproducible to 5%, 3%, 3%, 3%, and 5%, respectively. The spectra are flux- and wavelength-calibrated, with 4096 pixels from 3800 to 9200 Å at R ≈ 1800. We present the means by which these data are distributed to the astronomical community, descriptions of the hardware used to obtain the data, the software used for processing the data, the measured quantities for each observed object, and an overview of the properties of this data set.

The European Space Agency’s Planck satellite, dedicated to studying the early Universe and its subsequent evolution, was launched 14 May 2009 and has been scanning the microwave and submillimetre sky continuously since 12 August 2009. In March 2013, ESA and the Planck Collaboration released the initial cosmology products based on the first 15.5 months of Planck data, along with a set of scientific and technical papers and a web-based explanatory supplement. This paper gives an overview of the mission and its performance, the processing, analysis, and characteristics of the data, the scientific results, and the science data products and papers in the release. The science products include maps of the cosmic microwave background (CMB) and diffuse extragalactic foregrounds, a catalogue of compact Galactic and extragalactic sources, and a list of sources detected through the Sunyaev-Zeldovich effect. The likelihood code used to assess cosmological models against the Planck data and a lensing likelihood are described. Scientific results include robust support for the standard six-parameter ΛCDM model of cosmology and improved measurements of its parameters, including a highly significant deviation from scale invariance of the primordial power spectrum. The Planck values for these parameters and others derived from them are significantly different from those previously determined. Several large-scale anomalies in the temperature distribution of the CMB, first detected by WMAP, are confirmed with higher confidence. Planck sets new limits on the number and mass of neutrinos, and has measured gravitational lensing of CMB anisotropies at greater than 25σ. Planck finds no evidence for non-Gaussianity in the CMB. Planck’s results agree well with results from the measurements of baryon acoustic oscillations. Planck finds a lower Hubble constant than found in some more local measures. Some tension is also present between the amplitude of matter fluctuations (σ8) derived from CMB data and that derived from Sunyaev-Zeldovich data. The Planck and WMAP power spectra are offset from each other by an average level of about 2% around the first acoustic peak. Analysis of Planck polarization data is not yet mature, therefore polarization results are not released, although the robust detection of E-mode polarization around CMB hot and cold spots is shown graphically.

We present the all-sky Planck catalogue of Sunyaev-Zeldovich (SZ) sources detected from the 29 month full-mission data. The catalogue (PSZ2) is the largest SZ-selected sample of galaxy clusters yet produced and the deepest all-sky catalogue of galaxy clusters. It contains 1653 detections, of which 1203 are confirmed clusters with identified counterparts in external data-sets, and is the first SZ-selected cluster survey containing > $10^3$ confirmed clusters. We present a detailed analysis of the survey selection function in terms of its completeness and statistical reliability, placing a lower limit of 83% on the purity. Using simulations, we find that the Y5R500 estimates are robust to pressure-profile variation and beam systematics, but accurate conversion to Y500 requires. the use of prior information on the cluster extent. We describe the multi-wavelength search for counterparts in ancillary data, which makes use of radio, microwave, infra-red, optical and X-ray data-sets, and which places emphasis on the robustness of the counterpart match. We discuss the physical properties of the new sample and identify a population of low-redshift X-ray under- luminous clusters revealed by SZ selection. These objects appear in optical and SZ surveys with consistent properties for their mass, but are almost absent from ROSAT X-ray selected samples.

We analyse the implications of the Planck data for cosmic inflation. The Planck nominal mission temperature anisotropy measurements, combined with the WMAP large-angle polarization, constrain the scalar spectral index to be ns = 0.9603 ± 0.0073, ruling out exact scale invariance at over 5σ.Planck establishes an upper bound on the tensor-to-scalar ratio of r< 0.11 (95% CL). The Planck data thus shrink the space of allowed standard inflationary models, preferring potentials with V′′< 0. Exponential potential models, the simplest hybrid inflationary models, and monomial potential models of degree n ≥ 2 do not provide a good fit to the data. Planck does not find statistically significant running of the scalar spectral index, obtaining dns/ dlnk = − 0.0134 ± 0.0090. We verify these conclusions through a numerical analysis, which makes no slow-roll approximation, and carry out a Bayesian parameter estimation and model-selection analysis for a number of inflationary models including monomial, natural, and hilltop potentials. For each model, we present the Planck constraints on the parameters of the potential and explore several possibilities for the post-inflationary entropy generation epoch, thus obtaining nontrivial data-driven constraints. We also present a direct reconstruction of the observable range of the inflaton potential. Unless a quartic term is allowed in the potential, we find results consistent with second-order slow-roll predictions. We also investigate whether the primordial power spectrum contains any features. We find that models with a parameterized oscillatory feature improve the fit by Δχ2eff ≈ 10; however, Bayesian evidence does not prefer these models. We constrain several single-field inflation models with generalized Lagrangians by combining power spectrum data with Planck bounds on fNL. Planck constrains with unprecedented accuracy the amplitude and possible correlation (with the adiabatic mode) of non-decaying isocurvature fluctuations. The fractional primordial contributions of cold dark matter (CDM) isocurvature modes of the types expected in the curvaton and axion scenarios have upper bounds of 0.25% and 3.9% (95% CL), respectively. In models with arbitrarily correlated CDM or neutrino isocurvature modes, an anticorrelated isocurvature component can improve the χ2eff by approximately 4 as a result of slightly lowering the theoretical prediction for the ℓ ≲ 40 multipoles relative to the higher multipoles. Nonetheless, the data are consistent with adiabatic initial conditions.

The European Space Agency's Planck satellite, dedicated to studying the early Universe and its subsequent evolution, was launched 14~May 2009 and scanned the microwave and submillimetre sky continuously between 12~August 2009 and 23~October 2013. In February~2015, ESA and the Planck Collaboration released the second set of cosmology products based on data from the entire Planck mission, including both temperature and polarization, along with a set of scientific and technical papers and a web-based explanatory supplement. This paper gives an overview of the main characteristics of the data and the data products in the release, as well as the associated cosmological and astrophysical science results and papers. The science products include maps of the cosmic microwave background (CMB), the thermal Sunyaev-Zeldovich effect, and diffuse foregrounds in temperature and polarization, catalogues of compact Galactic and extragalactic sources (including separate catalogues of Sunyaev-Zeldovich clusters and Galactic cold clumps), and extensive simulations of signals and noise used in assessing the performance of the analysis methods and assessment of uncertainties. The likelihood code used to assess cosmological models against the Planck data are described, as well as a CMB lensing likelihood. Scientific results include cosmological parameters deriving from CMB power spectra, gravitational lensing, and cluster counts, as well as constraints on inflation, non-Gaussianity, primordial magnetic fields, dark energy, and modified gravity.