We have constructed a large-format mosaic CCD camera for the Sloan Digital Sky Survey. The camera consists of two arrays, a photometric array that uses 30 2048 × 2048 SITe/Tektronix CCDs (24 μm pixels) with an effective imaging area of 720 cm2 and an astrometric array that uses 24 400 × 2048 CCDs with the same pixel size, which will allow us to tie bright astrometric standard stars to the objects imaged in the photometric camera. The instrument will be used to carry out photometry essentially simultaneously in five color bands spanning the range accessible to silicon detectors on the ground in the time-delay–and–integrate (TDI) scanning mode. The photometric detectors are arrayed in the focal plane in six columns of five chips each such that two scans cover a filled stripe 25 wide. This paper presents engineering and technical details of the camera.

A study is made of stellar and galaxy colors using a spectrophotometric synethesis technique. We show that use of good color response functions and a modern determination of the spectroscopic energy distribution for a alpha-Lyr gives synthetic colors in a good agreement with photometric observations to about 0.05 mag. The synthetic method then is applied to sutdy galaxy colors using the spectrophotometric atlas of Kennicutt (1992), and a comparison is made with observed galaxy colors. The K-correction is calculated and compared with that of Coleman, Wu and Weedman (1980). We then study colors of galaxies in various photometric band systems and obtain color transformation laws, which enable us to find offsets among different systems. We include 48 photometric bands in our study.

We present Lya luminosity function (LF), clustering measurements, and Lya line profiles based on the largest sample, to date, of 207 Lya emitters (LAEs) at z=6.6 on the 1-deg^2 sky of Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS) field. Our z=6.6 Lya LF including cosmic variance estimates yields the best-fit Schechter parameters of phi*=8.5 +3.0/-2.2 x10^(-4) Mpc^(-3) and L*(Lya)=4.4 +/-0.6 x10^42 erg s^(-1) with a fixed alpha=-1.5, and indicates a decrease from z=5.7 at the >~90% confidence level. However, this decrease is not large, only =~30% in Lya luminosity, which is too small to be identified in the previous studies. A clustering signal of z=6.6 LAEs is detected for the first time. We obtain the correlation length of r_0=2-5 h^(-1) Mpc and bias of b=3-6, and find no significant boost of clustering amplitude by reionization at z=6.6. The average hosting dark halo mass inferred from clustering is 10^10-10^11 Mo, and duty cycle of LAE population is roughly ~1% albeit with large uncertainties. The average of our high-quality Keck/DEIMOS spectra shows an FWHM velocity width of 251 +/-16 km s^(-1). We find no large evolution of Lya line profile from z=5.7 to 6.6, and no anti-correlation between Lya luminosity and line width at z=6.6. The combination of various reionization models and our observational results about the LF, clustering, and line profile indicates that there would exist a small decrease of IGM's Lya transmission owing to reionization, but that the hydrogen IGM is not highly neutral at z=6.6. Our neutral-hydrogen fraction constraint implies that the major reionization process took place at z>~7.

In the course of its commissioning observations, the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) has produced one of the largest redshift samples of galaxies selected from CCD images. Using 11,275 galaxies complete to r* = 17.6 over 140 deg2, we compute the luminosity function of galaxies in the r* band over a range -23 < M < -16 (for h = 1). The result is well-described by a Schechter function with parameters ϕ* = (1.46 ± 0.12) × 10-2 h3 Mpc-3, M* = -20.83 ± 0.03, and α = -1.20 ± 0.03. The implied luminosity density in r* is j ≈ (2.6 ± 0.3) × 108h L⊙ Mpc-3. We find that the surface brightness selection threshold has a negligible impact for M < -18. Using subsets of the data, we measure the luminosity function in the u*, g*, i*, and z* bands as well; the slope at low luminosities ranges from α = -1.35 to α = -1.2. We measure the bivariate distribution of r* luminosity with half-light surface brightness, intrinsic g*-r* color, and morphology. In agreement with previous studies, we find that high surface brightness, red, highly concentrated galaxies are on average more luminous than low surface brightness, blue, less concentrated galaxies. An important feature of the SDSS luminosity function is the use of Petrosian magnitudes, which measure a constant fraction of a galaxy's total light regardless of the amplitude of its surface brightness profile. If we synthesize results for RGKC band or bj band using these Petrosian magnitudes, we obtain luminosity densities 2 times that found by the Las Campanas Redshift Survey in RGKC and 1.4 times that found by the Two Degree Field Galaxy Redshift Survey in bj. However, we are able to reproduce the luminosity functions obtained by these surveys if we also mimic their isophotal limits for defining galaxy magnitudes, which are shallower and more redshift dependent than the Petrosian magnitudes used by the SDSS.

(abridged) We investigate photometric properties of Lyman Break Galaxies (LBGs) at z=3.5-5.2 based on large samples of 2,600 LBGs detected in deep (i'~27) and wide-field (1,200 arcmin^2) images taken in the Subaru Deep Field (SDF) and the Subaru/XMM Deep Field (SXDF). The selection criteria for the LBG samples are examined with 85 spectroscopically identified objects and by Monte Carlo simulations. We find in the luminosity functions of LBGs (i) that the number density of bright galaxies (M_{1700}<-22; corresponding to SFR_{corr}>100 Msolar yr^{-1}) decreases significantly from z=4 to 5 and (ii) that the faint-end slope of the luminosity function may become steeper towards higher redshifts. We estimate dust extinction of z=4 LBGs with M~0.13.

We present the results of our ultra-deep Keck/DEIMOS spectroscopy of z-dropout galaxies in the SDF and GOODS-N. For 3 out of 11 objects, we detect an emission line at ~ 1um with a signal-to-noise ratio of ~ 10. The lines show asymmetric profiles with high weighted skewness values, consistent with being Lya, yielding redshifts of z=7.213, 6.965, and 6.844. Specifically, we confirm the z=7.213 object in two independent DEIMOS runs with different spectroscopic configurations. The z=6.965 object is a known Lya emitter, IOK-1, for which our improved spectrum at a higher resolution yields a robust skewness measurement. The three z-dropouts have Lya fluxes of 3 x 10^-17 erg s^-1 cm^-2 and rest-frame equivalent widths EW_0^Lya = 33-43A. Based on the largest spectroscopic sample of 43 z-dropouts that is the combination of our and previous data, we find that the fraction of Lya-emitting galaxies (EW_0^Lya > 25A) is low at z ~ 7; 17 +- 10% and 24 +- 12% for bright (Muv ~= -21) and faint (Muv ~= -19.5) galaxies, respectively. The fractions of Lya-emitting galaxies drop from z ~ 6 to 7 and the amplitude of the drop is larger for faint galaxies than for bright galaxies. These two pieces of evidence would indicate that the neutral hydrogen fraction of the IGM increases from z ~ 6 to 7, and that the reionization proceeds from high- to low-density environments, as suggested by an inside-out reionization model.

We present luminosity functions (LFs) and various properties of Lya emitters (LAEs) at z=3.1, 3.7, and 5.7, in a 1 deg^2 sky of the Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS) Field. We obtain a photometric sample of 858 LAE candidates based on deep Subaru/Suprime-Cam imaging data, and a spectroscopic sample of 84 confirmed LAEs from Subaru/FOCAS and VLT/VIMOS spectroscopy in a survey volume of ~10^6 Mpc^3 with a limiting Lya luminosity of ~3x10^42 erg/s. We derive the LFs of Lya and UV-continuum (~1500 Å) for each redshift, taking into account the statistical error and the field-to-field variation. We find that the apparent Lya LF shows no significant evolution between z=3.1 and 5.7 within factors of 1.8 and 2.7 in L* and phi*, respectively. On the other hand, the UV LF of LAEs increases from z=3.1 to 5.7, indicating that galaxies with Lya emission are more common at earlier epochs. We identify six LAEs with AGN activities from our spectra combined with VLA, Spitzer, and XMM-Newton data. Among the photometrically selected LAEs at z=3.1 and 3.7, only ~1 % show AGN activities, while the brightest LAEs with logL(Lya) >~ 43.4-43.6 erg/s appear to always host AGNs. Our LAEs are bluer in UV-continuum color than dropout galaxies, suggesting lower extinction and/or younger stellar populations. Our stacking analyses provide upper limits to the radio luminosity and the f(HeII)/f(Lya) line fraction, and constrain the hidden star formation (+low-luminosity AGN) and the primordial population in LAEs.

The Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP) is a three-layered imaging survey aimed at addressing some of the most outstanding questions in astronomy today, including the nature of dark matter and dark energy. The survey has been awarded 300 nights of observing time at the Subaru Telescope and it started in March 2014. This paper presents the first public data release of HSC-SSP. This release includes data taken in the first 1.7 years of observations (61.5 nights) and each of the Wide, Deep, and UltraDeep layers covers about 108, 26, and 4 square degrees down to depths of i~26.4, ~26.5, and ~27.0 mag, respectively (5sigma for point sources). All the layers are observed in five broad bands (grizy), and the Deep and UltraDeep layers are observed in narrow bands as well. We achieve an impressive image quality of 0.6 arcsec in the i-band in the Wide layer. We show that we achieve 1-2 per cent PSF photometry (rms) both internally and externally (against Pan-STARRS1), and ~10 mas and 40 mas internal and external astrometric accuracy, respectively. Both the calibrated images and catalogs are made available to the community through dedicated user interfaces and database servers. In addition to the pipeline products, we also provide value-added products such as photometric redshifts and a collection of public spectroscopic redshifts. Detailed descriptions of all the data can be found online. The data release website is https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp/.

We carried out extended spectroscopic confirmations of Ly-alpha emitters (LAEs) at z=6.5 and 5.7 in the Subaru Deep Field. Now, the total number of spectroscopically confirmed LAEs is 45 and 54 at z=6.5 and 5.7, respectively, and at least 81% (70%) of our photometric candidates at z=6.5 (5.7) have been spectroscopically identified as real LAEs. We made careful measurements of the Ly-alpha luminosity, both photometrically and spectroscopically, to accurately determine the Ly-alpha and rest-UV luminosity functions (LFs). The substantially improved evaluation of the Ly-alpha LF at z=6.5 shows an apparent deficit from z=5.7 at least at the bright end, and a possible decline even at the faint end, though small uncertainties remain. The rest-UV LFs at z=6.5 and 5.7 are in good agreement, at least at the bright end, in clear contrast to the differences seen in the Ly-alpha LF. These results imply an increase in the neutral fraction of the intergalactic medium from z=5.7 to 6.5. The rest-frame equivalent width (EW_0) distribution at z=6.5 seems to be systematically smaller than z=5.7, and it shows an extended tail toward larger EW_0. The bright end of the rest-UV LF can be reproduced from the observed Ly-alpha LF and a reasonable EW_0-UV luminosity relation. Integrating this rest-UV LF provides the first measurement of the contribution of LAEs to the photon budget required for reionization. The derived UV LF suggests that the fractional contribution of LAEs to the photon budget among Lyman break galaxies significantly increases towards faint magnitudes. Low-luminosity LAEs could dominate the ionizing photon budget, though this inference depends strongly on the uncertain faint-end slope of the Ly-alpha LF.

Abstract We present a statistical study of 180 dust continuum sources identified in 33 massive cluster fields by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Lensing Cluster Survey (ALCS) over a total of 133 arcmin 2 area, homogeneously observed at 1.2 mm. ALCS enables us to detect extremely faint millimeter sources by lensing magnification, including near-infrared (NIR) dark objects showing no counterparts in existing Hubble Space Telescope and Spitzer images. The dust continuum sources belong to a blind sample ( N = 141) with signal-to-noise ratio (S/N) ≳ 5.0 (a purity of >0.99) or a secondary sample ( N = 39) with S/N = 4.0–5.0 screened by priors. With the blind sample, we securely derive 1.2 mm number counts down to ∼7 μ Jy, and find that the total integrated 1.2 mm flux is 20.7 − 6.5 + 8.5 Jy deg −2 , resolving ≃80% of the cosmic infrared background light. The resolved fraction varies by a factor of 0.6–1.1 due to the completeness correction depending on the spatial size of the millimeter emission. We also derive infrared (IR) luminosity functions (LFs) at z = 0.6–7.5 with the 1 / V max method, finding the redshift evolution of IR LFs characterized by positive luminosity and negative density evolution. The total (= UV + IR) cosmic star formation rate density (SFRD) at z > 4 is estimated to be 161 − 21 + 25 % of the Madau and Dickinson measurements mostly based on rest-frame UV surveys. Although our general understanding of the cosmic SFRD is unlikely to change beyond a factor of 2, these results add to the weight of evidence for an additional (≈60%) SFRD component contributed by the faint millimeter population, including NIR-dark objects.