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 report measurements of ΩM, ΩΛ, and w from 11 supernovae (SNe) at z = 0.36-0.86 with high-quality light curves measured using WFPC2 on the Hubble Space Telescope (HST). This is an independent set of high-redshift SNe that confirms previous SN evidence for an accelerating universe. The high-quality light curves available from photometry on WFPC2 make it possible for these 11 SNe alone to provide measurements of the cosmological parameters comparable in statistical weight to the previous results. Combined with earlier Supernova Cosmology Project data, the new SNe yield a measurement of the mass density ΩM = 0.25 (statistical) ± 0.04 (identified systematics), or equivalently, a cosmological constant of ΩΛ = 0.75 (statistical) ± 0.04 (identified systematics), under the assumptions of a flat universe and that the dark energy equation-of-state parameter has a constant value w = -1. When the SN results are combined with independent flat-universe measurements of ΩM from cosmic microwave background and galaxy redshift distortion data, they provide a measurement of w = -1.05 (statistical) ± 0.09 (identified systematic), if w is assumed to be constant in time. In addition to high-precision light-curve measurements, the new data offer greatly improved color measurements of the high-redshift SNe and hence improved host galaxy extinction estimates. These extinction measurements show no anomalous negative E(B-V) at high redshift. The precision of the measurements is such that it is possible to perform a host galaxy extinction correction directly for individual SNe without any assumptions or priors on the parent E(B-V) distribution. Our cosmological fits using full extinction corrections confirm that dark energy is required with P(ΩΛ > 0) > 0.99, a result consistent with previous and current SN analyses that rely on the identification of a low-extinction subset or prior assumptions concerning the intrinsic extinction distribution.

This paper presents the Hubble Ultra Deep Field (HUDF), a 1 million s exposure of an 11 arcmin2 region in the southern sky with the Advanced Camera for Surveys on the Hubble Space Telescope using Director's Discretionary Time. The exposure time was divided among four filters, F435W (B435), F606W (V606), F775W (i775), and F850LP (z850), to give approximately uniform limiting magnitudes mAB ∼ 29 for point sources. The image contains at least 10,000 objects, presented here as a catalog, the vast majority of which are galaxies. Visual inspection of the images shows few if any galaxies at redshifts greater than ∼4 that resemble present-day spiral or elliptical galaxies. The image reinforces the conclusion from the original Hubble Deep Field that galaxies evolved strongly during the first few billion years in the infancy of the universe. Using the Lyman break dropout method to derive samples of galaxies at redshifts between 4 and 7, it is possible to study the apparent evolution of the galaxy luminosity function and number density. Examination of the catalog for dropout sources yields 504 B435 dropouts, 204 V606 dropouts, and 54 i775 dropouts. The i775 dropouts are most likely galaxies at redshifts between 6 and 7. Using these samples, which are at different redshifts but derived from the same data, we find no evidence for a change in the characteristic luminosity of galaxies but some evidence for a decrease in their number densities between redshifts of 4 and 7. Assessing the factors needed to derive the luminosity function from the data suggests that there is considerable uncertainty in parameters from samples discovered with different instruments and derived using independent assumptions about the source populations. This assessment calls into question some of the strong conclusions of recently published work on distant galaxies. The ultraviolet luminosity density of these samples is dominated by galaxies fainter than the characteristic luminosity, and the HUDF reveals considerably more luminosity than shallower surveys. The apparent ultraviolet luminosity density of galaxies appears to decrease from redshifts of a few to redshifts greater than 6, although this decrease may be the result of faint-end incompleteness in the most distant samples. The highest redshift samples show that star formation was already vigorous at the earliest epochs at which galaxies have been observed, less than 1 billion years after the big bang.

Using recent calibrations of the absolute magnitudes and temperatures and modern model atmospheres, six parameters of early-type stars have been computed. These parameters are the absolute luminosity, the radius, the flux of Lyman continuum photons, the excitation parameter, the fraction of the total energy emitted in the Lyman continuum, and the ratio of the total luminosity of the stars to the expected Lyman-alpha luminosity. The calculations have been performed for spectral types from B3 to O4 and for zero-age main sequence (ZAMS) stars, dwarfs (V), giants (III), and supergiants (I). Some of the above listed parameters have been computed also for central stars of planetary nebulae. A critical comparison with previous calculations is made. A brief discussion about the interpretation of the radio and infrared observations of Hii regions and planetary nebulae is also presented.

We are performing a uniform and unbiased, ~7x7 degrees imaging survey of the Large Magellanic Cloud (LMC), using the IRAC and MIPS instruments on board the Spitzer Space Telescope in order to survey the agents of a galaxy's evolution (SAGE), the interstellar medium (ISM) and stars in the LMC. The detection of diffuse ISM with column densities >1.2x10^21 H cm^-2 permits detailed studies of dust processes in the ISM. SAGE's point source sensitivity enables a complete census of newly formed stars with masses >3 solar masses that will determine the current star formation rate in the LMC. SAGE's detection of evolved stars with mass loss rates >1x10^-8 solar masses per year will quantify the rate at which evolved stars inject mass into the ISM of the LMC. The observing strategy includes two epochs in 2005, separated by three months, that both mitigate instrumental artifacts and constrain source variability. The SAGE data are non-proprietary. The data processing includes IRAC and MIPS pipelines and a database for mining the point source catalogs, which will be released to the community in support of Spitzer proposal cycles 4 and 5. We present initial results on the epoch 1 data with a special focus on the N79 and N83 region. The SAGE epoch 1 point source catalog has ~4 million sources. The point source counts are highest for the IRAC 3.6 microns band and decrease dramatically towards longer wavelengths consistent with the fact that stars dominate the point source catalogs and that the dusty objects, e.g. young stellar objects and dusty evolved stars that detected at the longer wavelengths, are rare in comparison. We outline a strategy for identifying foreground MW stars, that may comprise as much as 18% of the source list, and background galaxies, that may comprise ~12% of the source list.

We report on work to increase the number of well-measured Type Ia supernovae (SNe Ia) at high redshifts. Light curves, including high signal-to-noise Hubble Space Telescope data, and spectra of six SNe Ia that were discovered during 2001, are presented. Additionally, for the two SNe with z > 1, we present ground-based J-band photometry from Gemini and the Very Large Telescope. These are among the most distant SNe Ia for which ground-based near-IR observations have been obtained. We add these six SNe Ia together with other data sets that have recently become available in the literature to the Union compilation. We have made a number of refinements to the Union analysis chain, the most important ones being the refitting of all light curves with the SALT2 fitter and an improved handling of systematic errors. We call this new compilation, consisting of 557 SNe, the Union2 compilation. The flat concordance ΛCDM model remains an excellent fit to the Union2 data with the best-fit constant equation-of-state parameter w = −0.997+0.050−0.054(stat)+0.077−0.082(stat + sys together) for a flat universe, or w = −1.038+0.056−0.059(stat)+0.093−0.097(stat + sys together) with curvature. We also present improved constraints on w(z). While no significant change in w with redshift is detected, there is still considerable room for evolution in w. The strength of the constraints depends strongly on redshift. In particular, at z ≳ 1, the existence and nature of dark energy are only weakly constrained by the data.

We compute the rate of supernovae (SNe) of different types along the Hubble sequence normalized to the near-infrared luminosity and to the stellar mass of the parent galaxies. This is made possible by the new complete catalog of near-infrared galaxy magnitudes obtained by 2MASS. We find that the rates of all SN types, including Ia, Ib/c and II, show a sharp dependence on both the morphology and the () colors of the parent galaxies and, therefore, on the star formation activity. In particular we find, with a high statistical significance, that the type Ia rate in late type galaxies is a factor ~20 higher than in E/S0. Similarly, the type Ia rate in the galaxies bluer than is about a factor of 30 larger than in galaxies with . These findings can be explained by assuming that a significant fraction of Ia events in late spirals/irregulars originates in a relatively young stellar component.

We use recent observations of the evolution of the Type Ia supernova (SN Ia) rate with redshift, the dependence of the SN Ia rate on the colours of the parent galaxies, and the enhancement of the SN Ia rate in radio-loud early-type galaxies to derive on robust empirical grounds, the delay time distribution (DTD) between the formation of the progenitor star and its explosion as an SN. Our analysis finds: (i) delay times as long as 3–4 Gyr, derived from observations of SNe Ia at high redshift, cannot reproduce the dependence of the SN Ia rate on the colours and on the radio-luminosity of the parent galaxies, as observed in the local Universe; (ii) the comparison between observed SN rates and a grid of theoretical 'single-population' DTDs shows that only a few of them are possibly consistent with observations. The most successful models are all predicting a peak of SN explosions soon after star formation and an extended tail in the DTD, and can reproduce the data but only at a modest statistical confidence level; (iii) present data are best matched by a bimodal DTD, in which about 50 per cent of SNe Ia (dubbed 'prompt' SNe Ia) explode soon after their stellar birth, in a time of the order of 108 yr, while the remaining 50 per cent ('tardy' SNe Ia) have a much wider distribution, well described by an exponential function with a decay time of about 3 Gyr.

We report on a complete sample of seven luminous early-type galaxies in the Hubble Ultra Deep Field (UDF) with spectroscopic redshifts between 1.39 and 2.47, and to KAB < 23. Using the BzK selection criterion, we have preselected a set of objects over the UDF, which fulfill the photometric conditions for being passively evolving galaxies at z > 1.4. Low-resolution spectra of these objects have been extracted from the Hubble Space Telescope (HST) ACS grism data taken over the UDF by the Grism ACS Program for Extragalactic Science (GRAPES) project. Redshifts for the seven galaxies have been identified based on the UV feature at rest frame 2640 < λ < 2850 Å. This feature is mainly due to a combination of Fe II, Mg I, and Mg II absorptions, which are characteristic of stellar populations dominated by stars older than ~0.5 Gyr. The redshift identification and the passively evolving nature of these galaxies is further supported by the photometric redshifts and by the overall spectral energy distribution (SED), with the ultradeep HST ACS NICMOS imaging revealing compact morphologies typical of elliptical/early-type galaxies. From the SED we derive stellar masses of ≳1011 M☉ and ages of ~1 Gyr. Their space density at ⟨z⟩ = 1.7 appears to be roughly a factor of 2-3 smaller than that of their local counterparts, further supporting the notion that such massive and old galaxies are already ubiquitous at early cosmic times. Much smaller effective radii are derived for some of the objects, compared to local massive ellipticals, which may be due to morphological K-corrections, evolution, or the presence of a central pointlike source. Nuclear activity is indeed present in a subset of the galaxies, as revealed by the fact that they are hard X-ray sources, which suggests that active galactic nucleus (AGN) activity may have played a role in discontinuing star formation.

Gamma-ray bursts (GRBs) are short, intense flashes of soft gamma-rays coming from the distant Universe. Long-duration GRBs (those lasting more than approximately 2 s) are believed to originate from the deaths of massive stars, mainly on the basis of a handful of solid associations between GRBs and supernovae. GRB 060614, one of the closest GRBs discovered, consisted of a 5-s hard spike followed by softer, brighter emission that lasted for approximately 100 s (refs 8, 9). Here we report deep optical observations of GRB 060614 showing no emerging supernova with absolute visual magnitude brighter than M(V) = -13.7. Any supernova associated with GRB 060614 was therefore at least 100 times fainter, at optical wavelengths, than the other supernovae associated with GRBs. This demonstrates that some long-lasting GRBs can either be associated with a very faint supernova or produced by different phenomena.