GRAVITY is a new instrument to coherently combine the light of the European Southern Observatory Very Large Telescope Interferometer to form a telescope with an equivalent 130 m diameter angular resolution and a collecting area of 200 m 2 . The instrument comprises fiber fed integrated optics beam combination, high resolution spectroscopy, built-in beam analysis and control, near-infrared wavefront sensing, phase-tracking, dual-beam operation, and laser metrology. GRAVITY opens up to optical/infrared interferometry the techniques of phase referenced imaging and narrow angle astrometry, in many aspects following the concepts of radio interferometry. This article gives an overview of GRAVITY and reports on the performance and the first astronomical observations during commissioning in 2015/16. We demonstrate phase-tracking on stars as faint as m K ≈ 10 mag, phase-referenced interferometry of objects fainter than m K ≈ 15 mag with a limiting magnitude of m K ≈ 17 mag, minute long coherent integrations, a visibility accuracy of better than 0.25%, and spectro-differential phase and closure phase accuracy better than 0.5°, corresponding to a differential astrometric precision of better than ten microarcseconds ( μ as). The dual-beam astrometry, measuring the phase difference of two objects with laser metrology, is still under commissioning. First observations show residuals as low as 50 μ as when following objects over several months. We illustrate the instrument performance with the observations of archetypical objects for the different instrument modes. Examples include the Galactic center supermassive black hole and its fast orbiting star S2 for phase referenced dual-beam observations and infrared wavefront sensing, the high mass X-ray binary BP Cru and the active galactic nucleus of PDS 456 for a few μ as spectro-differential astrometry, the T Tauri star S CrA for a spectro-differential visibility analysis, ξ Tel and 24 Cap for high accuracy visibility observations, and η Car for interferometric imaging with GRAVITY.

Abstract A generalized hydrodynamic theory is developed for systems of interacting Brownian particles on the basis of a Fokker-Planck equation. General results are derived for correlation functions, frequency- and wave-vector dependent transport coefficients. Explicit expressions for moments, cumulants and the hydrodynamic limits of the transport coefficients are given. For the special cases of overdamped systems with and without hydrodynamic interaction the general results are simplified. As an example for the application of this approach the system of charged spherical polystyrene spheres in aqueous solution is treated in detail. The generalized transport functions are evaluated in mode-mode coupling approximation and detailed numerical results are presented for various collective and single-particle properties. Finally, the relationship to a corresponding Smoluchowski approach is discussed.

The authors study the process of diffusion-limited colloid aggregation (DLCA) using both static and dynamic light scattering. Static light scattering is used to measure the fractal dimension of the clusters as well as their structure factor, which is found to be in good agreement with that obtained from calculation using computer-generated clusters. Dynamic light scattering is used to probe both translational and rotational diffusion motion of the clusters. A method to separate their respective contributions is developed, allowing a quantitative determination of the average hydrodynamic radius. In addition, they determine the ratio of the hydrodynamic radius to the radius of gyration for individual aggregates, and find beta =0.93. A method is developed to scale all the dynamic light scattering data onto a single master curve, whose shape is sensitive to key features of the DLCA process. Good agreement is found between the prediction of the shape of the master curve and that obtained from experiments. Using several completely different colloids, they find that the shape of their master curves are identical, their fractal dimensions are identical and their aggregation kinetics are identical. This provides strong evidence of the universality of the DLCA regime of colloid aggregation.

The Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA) is an airborne observatory consisting of a specially modified Boeing 747SP with a 2.7 m telescope, flying at altitudes as high as 13.7 km (45,000 ft). Designed to observe at wavelengths from 0.3 μm to 1.6 mm, SOFIA operates above 99.8% of the water vapor that obscures much of the infrared and submillimeter. SOFIA has seven science instruments under development, including an occultation photometer, near-, mid-, and far-infrared cameras, infrared spectrometers, and heterodyne receivers. SOFIA, a joint project between NASA and the German Aerospace Center Deutsches Zentrum für Luft und-Raumfahrt, began initial science flights in 2010 December, and has conducted 30 science flights in the subsequent year. During this early science period three instruments have flown: the mid-infrared camera FORCAST, the heterodyne spectrometer GREAT, and the occultation photometer HIPO. This Letter provides an overview of the observatory and its early performance.

This paper gives an overview of the CARMENES instrument and of the survey that will be carried out with it during the first years of operation. CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs) is a next-generation radial-velocity instrument under construction for the 3.5m telescope at the Calar Alto Observatory by a consortium of eleven Spanish and German institutions. The scientific goal of the project is conducting a 600-night exoplanet survey targeting ~ 300 M dwarfs with the completed instrument. The CARMENES instrument consists of two separate echelle spectrographs covering the wavelength range from 0.55 to 1.7 μm at a spectral resolution of R = 82,000, fed by fibers from the Cassegrain focus of the telescope. The spectrographs are housed in vacuum tanks providing the temperature-stabilized environments necessary to enable a 1 m/s radial velocity precision employing a simultaneous calibration with an emission-line lamp or with a Fabry-Perot etalon. For mid-M to late-M spectral types, the wavelength range around 1.0 μm (Y band) is the most important wavelength region for radial velocity work. Therefore, the efficiency of CARMENES has been optimized in this range. The CARMENES instrument consists of two spectrographs, one equipped with a 4k x 4k pixel CCD for the range 0.55 - 1.05 μm, and one with two 2k x 2k pixel HgCdTe detectors for the range from 0.95 - 1.7μm. Each spectrograph will be coupled to the 3.5m telescope with two optical fibers, one for the target, and one for calibration light. The front end contains a dichroic beam splitter and an atmospheric dispersion corrector, to feed the light into the fibers leading to the spectrographs. Guiding is performed with a separate camera; on-axis as well as off-axis guiding modes are implemented. Fibers with octagonal cross-section are employed to ensure good stability of the output in the presence of residual guiding errors. The fibers are continually actuated to reduce modal noise. The spectrographs are mounted on benches inside vacuum tanks located in the coud´e laboratory of the 3.5m dome. Each vacuum tank is equipped with a temperature stabilization system capable of keeping the temperature constant to within ±0.01°C over 24 hours. The visible-light spectrograph will be operated near room temperature, while the near-IR spectrograph will be cooled to ~ 140 K. The CARMENES instrument passed its final design review in February 2013. The MAIV phase is currently ongoing. First tests at the telescope are scheduled for early 2015. Completion of the full instrument is planned for the fall of 2015. At least 600 useable nights have been allocated at the Calar Alto 3.5m Telescope for the CARMENES survey in the time frame until 2018. A data base of M stars (dubbed CARMENCITA) has been compiled from which the CARMENES sample can be selected. CARMENCITA contains information on all relevant properties of the potential targets. Dedicated imaging, photometric, and spectroscopic observations are underway to provide crucial data on these stars that are not available in the literature.

The CARMENES radial velocity (RV) survey is observing 324 M dwarfs to search for any orbiting planets. In this paper, we present the survey sample by publishing one CARMENES spectrum for each M dwarf. These spectra cover the wavelength range 520--1710nm at a resolution of at least $R > 80,000$, and we measure its RV, H$\alpha$ emission, and projected rotation velocity. We present an atlas of high-resolution M-dwarf spectra and compare the spectra to atmospheric models. To quantify the RV precision that can be achieved in low-mass stars over the CARMENES wavelength range, we analyze our empirical information on the RV precision from more than 6500 observations. We compare our high-resolution M-dwarf spectra to atmospheric models where we determine the spectroscopic RV information content, $Q$, and signal-to-noise ratio. We find that for all M-type dwarfs, the highest RV precision can be reached in the wavelength range 700--900nm. Observations at longer wavelengths are equally precise only at the very latest spectral types (M8 and M9). We demonstrate that in this spectroscopic range, the large amount of absorption features compensates for the intrinsic faintness of an M7 star. To reach an RV precision of 1ms$^{-1}$ in very low mass M dwarfs at longer wavelengths likely requires the use of a 10m class telescope. For spectral types M6 and earlier, the combination of a red visual and a near-infrared spectrograph is ideal to search for low-mass planets and to distinguish between planets and stellar variability. At a 4m class telescope, an instrument like CARMENES has the potential to push the RV precision well below the typical jitter level of 3-4ms$^{-1}$.