Building on the legacy of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS-I and II), SDSS-III is a program of four spectroscopic surveys on three scientific themes: dark energy and cosmological parameters, the history and structure of the Milky Way, and the population of giant planets around other stars. In keeping with SDSS tradition, SDSS-III will provide regular public releases of all its data, beginning with SDSS Data Release 8 (DR8), which was made public in 2011 January and includes SDSS-I and SDSS-II images and spectra reprocessed with the latest pipelines and calibrations produced for the SDSS-III investigations. This paper presents an overview of the four surveys that comprise SDSS-III. The Baryon Oscillation Spectroscopic Survey will measure redshifts of 1.5 million massive galaxies and Lyα forest spectra of 150,000 quasars, using the baryon acoustic oscillation feature of large-scale structure to obtain percent-level determinations of the distance scale and Hubble expansion rate at z < 0.7 and at z ≈ 2.5. SEGUE-2, an already completed SDSS-III survey that is the continuation of the SDSS-II Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE), measured medium-resolution (R = λ/Δλ ≈ 1800) optical spectra of 118,000 stars in a variety of target categories, probing chemical evolution, stellar kinematics and substructure, and the mass profile of the dark matter halo from the solar neighborhood to distances of 100 kpc. APOGEE, the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment, will obtain high-resolution (R ≈ 30,000), high signal-to-noise ratio (S/N ⩾ 100 per resolution element), H-band (1.51 μm < λ < 1.70 μm) spectra of 105 evolved, late-type stars, measuring separate abundances for ∼15 elements per star and creating the first high-precision spectroscopic survey of all Galactic stellar populations (bulge, bar, disks, halo) with a uniform set of stellar tracers and spectral diagnostics. The Multi-object APO Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey (MARVELS) will monitor radial velocities of more than 8000 FGK stars with the sensitivity and cadence (10–40 m s−1, ∼24 visits per star) needed to detect giant planets with periods up to two years, providing an unprecedented data set for understanding the formation and dynamical evolution of giant planet systems. As of 2011 January, SDSS-III has obtained spectra of more than 240,000 galaxies, 29,000 z ⩾ 2.2 quasars, and 140,000 stars, including 74,000 velocity measurements of 2580 stars for MARVELS.

We present Advanced Camera for Surveys, NICMOS, and Keck adaptive-optics-assisted photometry of 20 Type Ia supernovae (SNe Ia) from the Hubble Space Telescope (HST) Cluster Supernova Survey. The SNe Ia were discovered over the redshift interval 0.623 < z < 1.415. Of these SNe Ia, 14 pass our strict selection cuts and are used in combination with the world's sample of SNe Ia to derive the best current constraints on dark energy. Of our new SNe Ia, 10 are beyond redshift z = 1, thereby nearly doubling the statistical weight of HST-discovered SNe Ia beyond this redshift. Our detailed analysis corrects for the recently identified correlation between SN Ia luminosity and host galaxy mass and corrects the NICMOS zero point at the count rates appropriate for very distant SNe Ia. Adding these SNe improves the best combined constraint on dark-energy density, ρDE(z), at redshifts 1.0 < z < 1.6 by 18% (including systematic errors). For a flat ΛCDM universe, we find ΩΛ = 0.729 ± 0.014 (68% confidence level (CL) including systematic errors). For a flat wCDM model, we measure a constant dark-energy equation-of-state parameter w = −1.013+0.068−0.073 (68% CL). Curvature is constrained to ∼0.7% in the owCDM model and to ∼2% in a model in which dark energy is allowed to vary with parameters w0 and wa. Further tightening the constraints on the time evolution of dark energy will require several improvements, including high-quality multi-passband photometry of a sample of several dozen z > 1 SNe Ia. We describe how such a sample could be efficiently obtained by targeting cluster fields with WFC3 on board HST. The updated supernova Union2.1 compilation of 580 SNe is available at http://supernova.lbl.gov/Union.

We present a new compilation of Type Ia supernovae (SNe Ia), a new data set of low-redshift nearby-Hubble-flow SNe, and new analysis procedures to work with these heterogeneous compilations. This "Union" compilation of 414 SNe Ia, which reduces to 307 SNe after selection cuts, includes the recent large samples of SNe Ia from the Supernova Legacy Survey and ESSENCE Survey, the older data sets, as well as the recently extended data set of distant supernovae observed with the Hubble Space Telescope (HST). A single, consistent, and blind analysis procedure is used for all the various SN Ia subsamples, and a new procedure is implemented that consistently weights the heterogeneous data sets and rejects outliers. We present the latest results from this Union compilation and discuss the cosmological constraints from this new compilation and its combination with other cosmological measurements (CMB and BAO). The constraint we obtain from supernovae on the dark energy density is ΩΛ = 0.713+ 0.027−0.029(stat)+ 0.036−0.039(sys) , for a flat, ΛCDM universe. Assuming a constant equation of state parameter, w, the combined constraints from SNe, BAO, and CMB give w = − 0.969+ 0.059−0.063(stat)+ 0.063−0.066(sys) . While our results are consistent with a cosmological constant, we obtain only relatively weak constraints on a w that varies with redshift. In particular, the current SN data do not yet significantly constrain w at z > 1. With the addition of our new nearby Hubble-flow SNe Ia, these resulting cosmological constraints are currently the tightest available.

ABSTRACT The Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) presents the first spectroscopic data from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). This ninth data release (DR9) of the SDSS project includes 535,995 new galaxy spectra (median z ∼ 0.52), 102,100 new quasar spectra (median z ∼ 2.32), and 90,897 new stellar spectra, along with the data presented in previous data releases. These spectra were obtained with the new BOSS spectrograph and were taken between 2009 December and 2011 July. In addition, the stellar parameters pipeline, which determines radial velocities, surface temperatures, surface gravities, and metallicities of stars, has been updated and refined with improvements in temperature estimates for stars with T eff < 5000 K and in metallicity estimates for stars with [Fe/H] > -0.5. DR9 includes new stellar parameters for all stars presented in DR8, including stars from SDSS-I and II, as well as those observed as part of the SEGUE-2. The astrometry error introduced in the DR8 imaging catalogs has been corrected in the DR9 data products. The next data release for SDSS-III will be in Summer 2013, which will present the first data from the APOGEE along with another year of data from BOSS, followed by the final SDSS-III data release in 2014 December.

The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) started a new phase in August 2008, with new instrumentation and new surveys focused on Galactic structure and chemical evolution, measurements of the baryon oscillation feature in the clustering of galaxies and the quasar Ly alpha forest, and a radial velocity search for planets around ~8000 stars. This paper describes the first data release of SDSS-III (and the eighth counting from the beginning of the SDSS). The release includes five-band imaging of roughly 5200 deg^2 in the Southern Galactic Cap, bringing the total footprint of the SDSS imaging to 14,555 deg^2, or over a third of the Celestial Sphere. All the imaging data have been reprocessed with an improved sky-subtraction algorithm and a final, self-consistent photometric recalibration and flat-field determination. This release also includes all data from the second phase of the Sloan Extension for Galactic Understanding and Evolution (SEGUE-2), consisting of spectroscopy of approximately 118,000 stars at both high and low Galactic latitudes. All the more than half a million stellar spectra obtained with the SDSS spectrograph have been reprocessed through an improved stellar parameters pipeline, which has better determination of metallicity for high metallicity stars.

The Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) is designed to measure the scale of baryon acoustic oscillations (BAO) in the clustering of matter over a larger volume than the combined efforts of all previous spectroscopic surveys of large-scale structure. BOSS uses 1.5 million luminous galaxies as faint as i = 19.9 over 10,000 deg2 to measure BAO to redshifts z < 0.7. Observations of neutral hydrogen in the Lyα forest in more than 150,000 quasar spectra (g < 22) will constrain BAO over the redshift range 2.15 < z < 3.5. Early results from BOSS include the first detection of the large-scale three-dimensional clustering of the Lyα forest and a strong detection from the Data Release 9 data set of the BAO in the clustering of massive galaxies at an effective redshift z = 0.57. We project that BOSS will yield measurements of the angular diameter distance dA to an accuracy of 1.0% at redshifts z = 0.3 and z = 0.57 and measurements of H(z) to 1.8% and 1.7% at the same redshifts. Forecasts for Lyα forest constraints predict a measurement of an overall dilation factor that scales the highly degenerate DA(z) and H−1(z) parameters to an accuracy of 1.9% at z ∼ 2.5 when the survey is complete. Here, we provide an overview of the selection of spectroscopic targets, planning of observations, and analysis of data and data quality of BOSS.