Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT) is a young organization dedicated to time-domain observations at optical and (potentially) near-IR wavelengths. To this end, LCOGT is constructing a world-wide network of telescopes, including the two 2m Faulkes telescopes, as many as 17 x 1m telescopes, and as many as 23 x 40cm telescopes. These telescopes initially will be outfitted for imaging and (excepting the 40cm telescopes) spectroscopy at wavelengths between the atmospheric UV cutoff and the roughly 1-micron limit of silicon detectors. Since the first of LCOGT's 1m telescopes are now being deployed, we lay out here LCOGT's scientific goals and the requirements that these goals place on network architecture and performance, we summarize the network's present and projected level of development, and we describe our expected schedule for completing it. In the bulk of the paper, we describe in detail the technical approaches that we have adopted to attain the desired performance. In particular, we discuss our choices for the number and location of network sites, for the number and sizes of telescopes, for the specifications of the first generation of instruments, for the software that will schedule and control the network's telescopes and reduce and archive its data, and for the structure of the scientific and educational programs for which the network will provide observations.

We combine high redshift Type Ia supernovae from the first 3 years of the Supernova Legacy Survey (SNLS) with other supernova (SN) samples, primarily at lower redshifts, to form a high-quality joint sample of 472 SNe (123 low-$z$, 93 SDSS, 242 SNLS, and 14 {\it Hubble Space Telescope}). SN data alone require cosmic acceleration at >99.9% confidence, including systematic effects. For the dark energy equation of state parameter (assumed constant out to at least $z=1.4$) in a flat universe, we find $w = -0.91^{+0.16}_{-0.20}(\mathrm{stat}) ^{+0.07}_{-0.14} (\mathrm{sys})$ from SNe only, consistent with a cosmological constant. Our fits include a correction for the recently discovered relationship between host-galaxy mass and SN absolute brightness. We pay particular attention to systematic uncertainties, characterizing them using a systematics covariance matrix that incorporates the redshift dependence of these effects, as well as the shape-luminosity and color-luminosity relationships. Unlike previous work, we include the effects of systematic terms on the empirical light-curve models. The total systematic uncertainty is dominated by calibration terms. We describe how the systematic uncertainties can be reduced with soon to be available improved nearby and intermediate-redshift samples, particularly those calibrated onto USNO/SDSS-like systems.

We present photometric properties and distance measurements of 252 high redshift Type Ia supernovae (0.15 < z < 1.1) discovered during the first three years of the Supernova Legacy Survey (SNLS). These events were detected and their multi-colour light curves measured using the MegaPrime/MegaCam instrument at the Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), by repeatedly imaging four one-square degree fields in four bands. Follow-up spectroscopy was performed at the VLT, Gemini and Keck telescopes to confirm the nature of the supernovae and to measure their redshifts. Systematic uncertainties arising from light curve modeling are studied, making use of two techniques to derive the peak magnitude, shape and colour of the supernovae, and taking advantage of a precise calibration of the SNLS fields. A flat LambdaCDM cosmological fit to 231 SNLS high redshift Type Ia supernovae alone gives Omega_M = 0.211 +/- 0.034(stat) +/- 0.069(sys). The dominant systematic uncertainty comes from uncertainties in the photometric calibration. Systematic uncertainties from light curve fitters come next with a total contribution of +/- 0.026 on Omega_M. No clear evidence is found for a possible evolution of the slope (beta) of the colour-luminosity relation with redshift.

Type Ia supernovae have been used empirically as 'standard candles' to demonstrate the acceleration of the expansion of the Universe even though fundamental details, such as the nature of their progenitor systems and how the stars explode, remain a mystery. There is consensus that a white dwarf star explodes after accreting matter in a binary system, but the secondary body could be anything from a main-sequence star to a red giant, or even another white dwarf. This uncertainty stems from the fact that no recent type Ia supernova has been discovered close enough to Earth to detect the stars before explosion. Here we report early observations of supernova SN 2011fe in the galaxy M101 at a distance from Earth of 6.4 megaparsecs. We find that the exploding star was probably a carbon-oxygen white dwarf, and from the lack of an early shock we conclude that the companion was probably a main-sequence star. Early spectroscopy shows high-velocity oxygen that slows rapidly, on a timescale of hours, and extensive mixing of newly synthesized intermediate-mass elements in the outermost layers of the supernova. A companion paper uses pre-explosion images to rule out luminous red giants and most helium stars as companions to the progenitor.

We present observational constraints on the nature of dark energy using the Supernova Legacy Survey three-year sample (SNLS3) of Guy et al. and Conley et al. We use the 472 Type Ia supernovae (SNe Ia) in this sample, accounting for recently discovered correlations between SN Ia luminosity and host galaxy properties, and include the effects of all identified systematic uncertainties directly in the cosmological fits. Combining the SNLS3 data with the full WMAP7 power spectrum, the Sloan Digital Sky Survey luminous red galaxy power spectrum, and a prior on the Hubble constant H0 from SHOES, in a flat universe we find Ωm = 0.269 ± 0.015 and w = −1.061+0.069− 0.068 (where the uncertainties include all statistical and SN Ia systematic errors)—a 6.5% measure of the dark energy equation-of-state parameter w. The statistical and systematic uncertainties are approximately equal, with the systematic uncertainties dominated by the photometric calibration of the SN Ia fluxes—without these calibration effects, systematics contribute only a ∼2% error in w. When relaxing the assumption of flatness, we find Ωm = 0.271 ± 0.015, Ωk = −0.002 ± 0.006, and w = −1.069+0.091− 0.092. Parameterizing the time evolution of w as w(a) = w0 + wa(1 − a) gives w0 = −0.905 ± 0.196, wa = −0.984+1.094− 1.097 in a flat universe. All of our results are consistent with a flat, w = −1 universe. The size of the SNLS3 sample allows various tests to be performed with the SNe segregated according to their light curve and host galaxy properties. We find that the cosmological constraints derived from these different subsamples are consistent. There is evidence that the coefficient, β, relating SN Ia luminosity and color, varies with host parameters at >4σ significance (in addition to the known SN luminosity–host relation); however, this has only a small effect on the cosmological results and is currently a subdominant systematic.

High-quality collections of Type II supernova (SN) light curves are scarce because they evolve for hundreds of days, making follow-up observations time consuming and often extending over multiple observing seasons. In light of these difficulties, the diversity of SNe II is not fully understood. Here we present ultraviolet and optical photometry of 12 SNe II monitored by the Las Cumbres Observatory Global Telescope Network during 2013 to 2014, and compare them with previously studied SNe having well-sampled light curves. We explore SN II diversity by searching for correlations between the slope of the linear light-curve decay after maximum light (historically used to divide SNe II into IIL and IIP) and other measured physical properties. While SNe IIL are found to be on average more luminous than SNe IIP, SNe IIL do not appear to synthesize more 56Ni than SNe IIP. Finally, optical nebular spectra obtained for several SNe in our sample are found to be consistent with models of red supergiant progenitors in the 12–16 M⊙ range. Consequently, SNe IIL appear not to account for the deficit of massive red supergiants as SN II progenitors.

In 1964, Refsdal hypothesized that a supernova whose light traversed multiple paths around a strong gravitational lens could be used to measure the rate of cosmic expansion. We report the discovery of such a system. In Hubble Space Telescope imaging, we have found four images of a single supernova forming an Einstein cross configuration around a redshift z=0.54 elliptical galaxy in the MACS J1149.6+2223 cluster. The cluster's gravitational potential also creates multiple images of the z=1.49 spiral supernova host galaxy, and a future appearance of the supernova elsewhere in the cluster field is expected. The magnifications and staggered arrivals of the supernova images probe the cosmic expansion rate, as well as the distribution of matter in the galaxy and cluster lenses.

We present ultraviolet through near-infrared photometry and spectroscopy of the host galaxies of all superluminous supernovae (SLSNe) discovered by the Palomar Transient Factory prior to 2013, and derive measurements of their luminosities, star-formation rates, stellar masses, and gas-phase metallicities. We find that Type I (hydrogen-poor) SLSNe are found almost exclusively in low-mass (M < 2x10^9 M_sun) and metal-poor (12+log[O/H] < 8.4) galaxies. We compare the mass and metallicity distributions of our sample to nearby galaxy catalogs in detail and conclude that the rate of SLSNe-I as a fraction of all SNe is heavily suppressed in galaxies with metallicities >0.5 Z_sun. Extremely low metallicities are not required, and indeed provide no further increase in the relative SLSN rate. Several SLSN-I hosts are undergoing vigorous starbursts, but this may simply be a side effect of metallicity dependence: dwarf galaxies tend to have bursty star-formation histories. Type-II (hydrogen-rich) SLSNe are found over the entire range of galaxy masses and metallicities, and their integrated properties do not suggest a strong preference for (or against) low-mass/low-metallicity galaxies. Two hosts exhibit unusual properties: PTF 10uhf is a Type I SLSN in a massive, luminous infrared galaxy at redshift z=0.29, while PTF 10tpz is a Type II SLSN located in the nucleus of an early-type host at z=0.04.