We present cosmological results from the final galaxy clustering data set of the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, part of the Sloan Digital Sky Survey III. Our combined galaxy sample comprises 1.2 million massive galaxies over an effective area of 9329 deg^2 and volume of 18.7 Gpc^3, divided into three partially overlapping redshift slices centred at effective redshifts 0.38, 0.51, and 0.61. We measure the angular diameter distance DM and Hubble parameter H from the baryon acoustic oscillation (BAO) method after applying reconstruction to reduce non-linear effects on the BAO feature. Using the anisotropic clustering of the pre-reconstruction density field, we measure the product DM*H from the Alcock-Paczynski (AP) effect and the growth of structure, quantified by f{\sigma}8(z), from redshift-space distortions (RSD). We combine measurements presented in seven companion papers into a set of consensus values and likelihoods, obtaining constraints that are tighter and more robust than those from any one method. Combined with Planck 2015 cosmic microwave background measurements, our distance scale measurements simultaneously imply curvature {\Omega}_K =0.0003+/-0.0026 and a dark energy equation of state parameter w = -1.01+/-0.06, in strong affirmation of the spatially flat cold dark matter model with a cosmological constant ({\Lambda}CDM). Our RSD measurements of f{\sigma}_8, at 6 per cent precision, are similarly consistent with this model. When combined with supernova Ia data, we find H0 = 67.3+/-1.0 km/s/Mpc even for our most general dark energy model, in tension with some direct measurements. Adding extra relativistic species as a degree of freedom loosens the constraint only slightly, to H0 = 67.8+/-1.2 km/s/Mpc. Assuming flat {\Lambda}CDM we find {\Omega}_m = 0.310+/-0.005 and H0 = 67.6+/-0.5 km/s/Mpc, and we find a 95% upper limit of 0.16 eV/c^2 on the neutrino mass sum.

We present optical light curves, redshifts, and classifications for 365 spectroscopically confirmed Type Ia supernovae (SNe Ia) discovered by the Pan-STARRS1 (PS1) Medium Deep Survey. We detail improvements to the PS1 SN photometry, astrometry and calibration that reduce the systematic uncertainties in the PS1 SN Ia distances. We combine the subset of 279 PS1 SN Ia ($0.03 < z < 0.68$) with useful distance estimates of SN Ia from SDSS, SNLS, various low-z and HST samples to form the largest combined sample of SN Ia consisting of a total of 1048 SN Ia ranging from $0.01 < z < 2.3$, which we call the `Pantheon Sample'. When combining Planck 2015 CMB measurements with the Pantheon SN sample, we find $\Omega_m=0.307\pm0.012$ and $w = -1.026\pm0.041$ for the wCDM model. When the SN and CMB constraints are combined with constraints from BAO and local H0 measurements, the analysis yields the most precise measurement of dark energy to date: $w0 = -1.007\pm 0.089$ and $wa = -0.222 \pm0.407$ for the w0waCDM model. Tension with a cosmological constant previously seen in an analysis of PS1 and low-z SNe has diminished after an increase of $2\times$ in the statistics of the PS1 sample, improved calibration and photometry, and stricter light-curve quality cuts. We find the systematic uncertainties in our measurements of dark energy are almost as large as the statistical uncertainties, primarily due to limitations of modeling the low-redshift sample. This must be addressed for future progress in using SN Ia to measure dark energy.

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.

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.

We combine the CfA3 supernovae Type Ia (SN Ia) sample with samples from the literature to calculate improved constraints on the dark energy equation of state parameter, w. The CfA3 sample is added to the Union set of Kowalski et al. to form the Constitution set and, combined with a BAO prior, produces 1 + w = 0.013+0.066−0.068 (0.11 syst), consistent with the cosmological constant. The CfA3 addition makes the cosmologically useful sample of nearby SN Ia between 2.6 and 2.9 times larger than before, reducing the statistical uncertainty to the point where systematics play the largest role. We use four light-curve fitters to test for systematic differences: SALT, SALT2, MLCS2k2 (RV = 3.1), and MLCS2k2 (RV = 1.7). SALT produces high-redshift Hubble residuals with systematic trends versus color and larger scatter than MLCS2k2. MLCS2k2 overestimates the intrinsic luminosity of SN Ia with 0.7 < Δ < 1.2. MLCS2k2 with RV = 3.1 overestimates host-galaxy extinction while RV ≈ 1.7 does not. Our investigation is consistent with no Hubble bubble. We also find that, after light-curve correction, SN Ia in Scd/Sd/Irr hosts are intrinsically fainter than those in E/S0 hosts by 2σ, suggesting that they may come from different populations. We also find that SN Ia in Scd/Sd/Irr hosts have low scatter (0.1 mag) and reddening. Current systematic errors can be reduced by improving SN Ia photometric accuracy, by including the CfA3 sample to retrain light-curve fitters, by combining optical SN Ia photometry with near-infrared photometry to understand host-galaxy extinction, and by determining if different environments give rise to different intrinsic SN Ia luminosity after correction for light-curve shape and color.

We derive constraints on cosmological parameters and tests of dark energy models from the combination of baryon acoustic oscillation (BAO) measurements with cosmic microwave background (CMB) data and a recent reanalysis of Type Ia supernova (SN) data. In particular, we take advantage of high-precision BAO measurements from galaxy clustering and the Lyman-$\ensuremath{\alpha}$ forest (LyaF) in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Treating the BAO scale as an uncalibrated standard ruler, BAO data alone yield a high confidence detection of dark energy; in combination with the CMB angular acoustic scale they further imply a nearly flat universe. Adding the CMB-calibrated physical scale of the sound horizon, the combination of BAO and SN data into an ``inverse distance ladder'' yields a measurement of ${H}_{0}=67.3\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.1\text{ }\text{ }\mathrm{km}\text{ }{\mathrm{s}}^{\ensuremath{-}1}\text{ }{\mathrm{Mpc}}^{\ensuremath{-}1}$, with 1.7% precision. This measurement assumes standard prerecombination physics but is insensitive to assumptions about dark energy or space curvature, so agreement with CMB-based estimates that assume a flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ cosmology is an important corroboration of this minimal cosmological model. For constant dark energy ($\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}$), our $\mathrm{BAO}+\mathrm{SN}+\mathrm{CMB}$ combination yields matter density ${\mathrm{\ensuremath{\Omega}}}_{m}=0.301\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.008$ and curvature ${\mathrm{\ensuremath{\Omega}}}_{k}=\ensuremath{-}0.003\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.003$. When we allow more general forms of evolving dark energy, the $\mathrm{BAO}+\mathrm{SN}+\mathrm{CMB}$ parameter constraints are always consistent with flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ values at $\ensuremath{\approx}1\ensuremath{\sigma}$. While the overall ${\ensuremath{\chi}}^{2}$ of model fits is satisfactory, the LyaF BAO measurements are in moderate ($2--2.5\ensuremath{\sigma}$) tension with model predictions. Models with early dark energy that tracks the dominant energy component at high redshift remain consistent with our expansion history constraints, and they yield a higher ${H}_{0}$ and lower matter clustering amplitude, improving agreement with some low redshift observations. Expansion history alone yields an upper limit on the summed mass of neutrino species, $\ensuremath{\sum}{m}_{\ensuremath{\nu}}<0.56\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ (95% confidence), improving to $\ensuremath{\sum}{m}_{\ensuremath{\nu}}<0.25\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ if we include the lensing signal in the Planck CMB power spectrum. In a flat $\mathrm{\ensuremath{\Lambda}}\mathrm{CDM}$ model that allows extra relativistic species, our data combination yields ${N}_{\mathrm{eff}}=3.43\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.26$; while the LyaF BAO data prefer higher ${N}_{\mathrm{eff}}$ when excluding galaxy BAO, the galaxy BAO alone favor ${N}_{\mathrm{eff}}\ensuremath{\approx}3$. When structure growth is extrapolated forward from the CMB to low redshift, standard dark energy models constrained by our data predict a level of matter clustering that is high compared to most, but not all, observational estimates.

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.

(abridged) We describe the automated spectral classification, redshift determination, and parameter measurement pipeline in use for the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) of the Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) as of Data Release 9, encompassing 831,000 moderate-resolution optical spectra. We give a review of the algorithms employed, and describe the changes to the pipeline that have been implemented for BOSS relative to previous SDSS-I/II versions, including new sets of stellar, galaxy, and quasar redshift templates. For the color-selected CMASS sample of massive galaxies at redshift 0.4 <~ z <~ 0.8 targeted by BOSS for the purposes of large-scale cosmological measurements, the pipeline achieves an automated classification success rate of 98.7% and confirms 95.4% of unique CMASS targets as galaxies (with the balance being mostly M stars). Based on visual inspections of a subset of BOSS galaxies, we find that ~0.2% of confidently reported CMASS sample classifications and redshifts are incorrect, and ~0.4% of all CMASS spectra are objects unclassified by the current algorithm which are potentially recoverable. The BOSS pipeline confirms that ~51.5% of the quasar targets have quasar spectra, with the balance mainly consisting of stars. Statistical (as opposed to systematic) redshift errors propagated from photon noise are typically a few tens of km/s for both galaxies and quasars, with a significant tail to a few hundreds of km/s for quasars. We test the accuracy of these statistical redshift error estimates using repeat observations, finding them underestimated by a factor of 1.19 to 1.34 for galaxies, and by a factor of 2 for quasars. We assess the impact of sky-subtraction quality, S/N, and other factors on galaxy redshift success. Finally, we document known issues, and describe directions of ongoing development.

We present multiband photometry of 185 type-Ia supernovae (SNe Ia), with over 11,500 observations. These were acquired between 2001 and 2008 at the F. L. Whipple Observatory of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). This sample contains the largest number of homogeneously observed and reduced nearby SNe Ia (z ≲ 0.08) published to date. It more than doubles the nearby sample, bringing SN Ia cosmology to the point where systematic uncertainties dominate. Our natural system photometry has a precision of ≲0.02 mag in BVRIr'i' and ≲0.04 mag in U for points brighter than 17.5 mag. We also estimate a systematic uncertainty of 0.03 mag in our SN Ia standard system BVRIr'i' photometry and 0.07 mag for U. Comparisons of our standard system photometry with published SN Ia light curves and comparison stars, where available for the same SN, reveal agreement at the level of a few hundredths mag in most cases. We find that 1991bg-like SNe Ia are sufficiently distinct from other SNe Ia in their color and light-curve-shape/luminosity relation that they should be treated separately in light-curve/distance fitter training samples. The CfA3 sample will contribute to the development of better light-curve/distance fitters, particularly in the few dozen cases where near-infrared photometry has been obtained and, together, can help disentangle host-galaxy reddening from intrinsic supernova color, reducing the systematic uncertainty in SN Ia distances due to dust.

The flare of radiation from the tidal disruption and accretion of a star can be used as a marker for supermassive black holes that otherwise lie dormant and undetected in the centres of distant galaxies. Previous candidate flares have had declining light curves in good agreement with expectations, but with poor constraints on the time of disruption and the type of star disrupted, because the rising emission was not observed. Recently, two `relativistic' candidate tidal disruption events were discovered, each of whose extreme X-ray luminosity and synchrotron radio emission were interpreted as the onset of emission from a relativistic jet. Here we report the discovery of a luminous ultraviolet-optical flare from the nuclear region of an inactive galaxy at a redshift of 0.1696. The observed continuum is cooler than expected for a simple accreting debris disk, but the well-sampled rise and decline of its light curve follows the predicted mass accretion rate, and can be modelled to determine the time of disruption to an accuracy of two days. The black hole has a mass of about 2 million solar masses, modulo a factor dependent on the mass and radius of the star disrupted. On the basis of the spectroscopic signature of ionized helium from the unbound debris, we determine that the disrupted star was a helium-rich stellar core.