The Multiband Imaging Photometer for Spitzer (MIPS) provides long-wavelength capability for the mission in imaging bands at 24, 70, and 160 μm and measurements of spectral energy distributions between 52 and 100 μm at a spectral resolution of about 7%. By using true detector arrays in each band, it provides both critical sampling of the Spitzer point-spread function and relatively large imaging fields of view, allowing for substantial advances in sensitivity, angular resolution, and efficiency of areal coverage compared with previous space far-infrared capabilities. The 24 μm array has excellent photometric properties, and measurements with rms relative errors of about 1% can be obtained. The two longer-wavelength arrays use detectors with poor photometric stability, but a system of onboard stimulators used for relative calibration, combined with a unique data pipeline, produce good photometry with rms relative errors of less than 10%.

We present the deepest 100 to 500 μm far-infrared observations obtained with the Herschel Space Observatory as part of the GOODS-Herschel key program, and examine the infrared (IR) 3–500 μm spectral energy distributions (SEDs) of galaxies at 0 < z < 2.5, supplemented by a local reference sample from IRAS, ISO, Spitzer, and AKARI data. We determine the projected star formation densities of local galaxies from their radio and mid-IR continuum sizes.

ABSTRACT We present the COSMOS2015 24 catalog, which contains precise photometric redshifts and stellar masses for more than half a million objects over the 2deg 2 COSMOS field. Including new  images from the UltraVISTA-DR2 survey, Y-band images from Subaru/Hyper-Suprime-Cam, and infrared data from the Spitzer Large Area Survey with the Hyper-Suprime-Cam Spitzer legacy program, this near-infrared-selected catalog is highly optimized for the study of galaxy evolution and environments in the early universe. To maximize catalog completeness for bluer objects and at higher redshifts, objects have been detected on a χ 2 sum of the  and z ++ images. The catalog contains  objects in the 1.5 deg 2 UltraVISTA-DR2 region and  objects are detected in the “ultra-deep stripes” (0.62 deg 2 ) at  (3 σ , 3″, AB magnitude). Through a comparison with the zCOSMOS-bright spectroscopic redshifts, we measure a photometric redshift precision of  = 0.007 and a catastrophic failure fraction of  %. At  , using the unique database of spectroscopic redshifts in COSMOS, we find  = 0.021 and  . The deepest regions reach a 90% completeness limit of  to z = 4. Detailed comparisons of the color distributions, number counts, and clustering show excellent agreement with the literature in the same mass ranges. COSMOS2015 represents a unique, publicly available, valuable resource with which to investigate the evolution of galaxies within their environment back to the earliest stages of the history of the universe. The COSMOS2015 catalog is distributed via anonymous ftp and through the usual astronomical archive systems (CDS, ESO Phase 3, IRSA).

Two main modes of star formation are know to control the growth of galaxies: a relatively steady one in disk-like galaxies, defining a tight star formation rate (SFR)–stellar mass sequence, and a starburst mode in outliers to such a sequence which is generally interpreted as driven by merging. Such starburst galaxies are rare but have much higher SFRs, and it is of interest to establish the relative importance of these two modes. PACS/Herschel observations over the whole COSMOS and GOODS-South fields, in conjunction with previous optical/near-IR data, have allowed us to accurately quantify for the first time the relative contribution of the two modes to the global SFR density in the redshift interval 1.5 < z < 2.5, i.e., at the cosmic peak of the star formation activity. The logarithmic distributions of galaxy SFRs at fixed stellar mass are well described by Gaussians, with starburst galaxies representing only a relatively minor deviation that becomes apparent for SFRs more than four times higher than on the main sequence. Such starburst galaxies represent only 2% of mass-selected star-forming galaxies and account for only 10% of the cosmic SFR density at z ∼ 2. Only when limited to SFR > 1000 M☉ yr−1, off-sequence sources significantly contribute to the SFR density (46% ± 20%). We conclude that merger-driven starbursts play a relatively minor role in the formation of stars in galaxies, whereas they may represent a critical phase toward the quenching of star formation and morphological transformation in galaxies.

The Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey (HerMES) is a legacy programme designed to map a set of nested fields totalling ∼380 deg2. Fields range in size from 0.01 to ∼20 deg2, using the Herschel-Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) (at 250, 350 and 500 μm) and the Herschel-Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS) (at 100 and 160 μm), with an additional wider component of 270 deg2 with SPIRE alone. These bands cover the peak of the redshifted thermal spectral energy distribution from interstellar dust and thus capture the reprocessed optical and ultraviolet radiation from star formation that has been absorbed by dust, and are critical for forming a complete multiwavelength understanding of galaxy formation and evolution.

We analyze the dependence of galaxy structure (size and Sersic index) and mode of star formation (\Sigma_SFR and SFR_IR/SFR_UV) on the position of galaxies in the SFR versus Mass diagram. Our sample comprises roughly 640000 galaxies at z~0.1, 130000 galaxies at z~1, and 36000 galaxies at z~2. Structural measurements for all but the z~0.1 galaxies were based on HST imaging, and SFRs are derived using a Herschel-calibrated ladder of SFR indicators. We find that a correlation between the structure and stellar population of galaxies (i.e., a 'Hubble sequence') is already in place since at least z~2.5. At all epochs, typical star-forming galaxies on the main sequence are well approximated by exponential disks, while the profiles of quiescent galaxies are better described by de Vaucouleurs profiles. In the upper envelope of the main sequence, the relation between the SFR and Sersic index reverses, suggesting a rapid build-up of the central mass concentration in these starbursting outliers. We observe quiescent, moderately and highly star-forming systems to co-exist over an order of magnitude or more in stellar mass. At each mass and redshift, galaxies on the main sequence have the largest size. The rate of size growth correlates with specific SFR, and so does \Sigma_SFR at each redshift. A simple model using an empirically determined SF law and metallicity scaling, in combination with an assumed geometry for dust and stars is able to relate the observed \Sigma_SFR and SFR_IR/SFR_UV, provided a more patchy dust geometry is assumed for high-redshift galaxies.

We follow the galaxy stellar mass assembly by morphological and spectral type in the COSMOS 2-deg^2 field. We derive the stellar mass functions and stellar mass densities from z=2 to z=0.2 using 196,000 galaxies selected at F(3.6 micron) > 1 microJy with accurate photometric redshifts (sigma_((zp-zs)/(1+zs))=0.008 at i<22.5). Using a spectral classification, we find that z~1 is an epoch of transition in the stellar mass assembly of quiescent galaxies. Their stellar mass density increases by 1.1 dex between z=1.5-2 and z=0.8-1 (Delta t ~2.5 Gyr), but only by 0.3 dex between z=0.8-1 and z~0.1 (Delta t ~ 6 Gyr). Then, we add the morphological information and find that 80-90% of the massive quiescent galaxies (log(M)~11) have an elliptical morphology at z<0.8. Therefore, a dominant mechanism links the shutdown of star formation and the acquisition of an elliptical morphology in massive galaxies. Still, a significant fraction of quiescent galaxies present a Spi/Irr morphology at low mass (40-60% at log(M)~9.5), but this fraction is smaller than predicted by semi-analytical models using a ``halo quenching'' recipe. We also analyze the evolution of star-forming galaxies and split them into ``intermediate activity'' and ``high activity'' galaxies. We find that the most massive ``high activity'' galaxies end their high star formation rate phase first. Finally, the space density of massive star-forming galaxies becomes lower than the space density of massive elliptical galaxies at z<1. As a consequence, the rate of ``wet mergers'' involved in the formation of the most massive ellipticals must decline very rapidly at z<1, which could explain the observed slow down in the assembly of these quiescent and massive sources.

We present accurate photometric redshifts (photo-z) in the 2-deg2 COSMOS field. The redshifts are computed with 30 broad, intermediate, and narrowbands covering the UV (Galaxy Evolution Explorer), visible near-IR (NIR; Subaru, Canada–France–Hawaii Telescope (CFHT), United Kingdom Infrared Telescope, and National Optical Astronomy Observatory), and mid-IR (Spitzer/IRAC). A χ2 template-fitting method (Le Phare) was used and calibrated with large spectroscopic samples from the Very Large Telescope Visible Multi-Object Spectrograph and the Keck Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph. We develop and implement a new method which accounts for the contributions from emission lines ([O ii], Hβ, Hα, and Lyα) to the spectral energy distributions (SEDs). The treatment of emission lines improves the photo-z accuracy by a factor of 2.5. Comparison of the derived photo-z with 4148 spectroscopic redshifts (i.e., Δz = zs − zp) indicates a dispersion of at i+AB < 22.5, a factor of 2–6 times more accurate than earlier photo-z in the COSMOS, CFHT Legacy Survey, and the Classifying Object by Medium-Band Observations-17 survey fields. At fainter magnitudes i+AB < 24 and z < 1.25, the accuracy is . The deep NIR and Infrared Array Camera coverage enables the photo-z to be extended to z ∼ 2, albeit with a lower accuracy ( at i+AB ∼ 24). The redshift distribution of large magnitude-selected samples is derived and the median redshift is found to range from zm = 0.66 at 22 < i+AB < 22.5 to zm = 1.06 at 24.5 < i+AB < 25. At i+AB < 26.0, the multiwavelength COSMOS catalog includes approximately 607,617 objects. The COSMOS-30 photo-z enables the full exploitation of this survey for studies of galaxy and large-scale structure evolution at high redshift.