We present results from an analysis of all data taken by the BICEP2 and Keck Array cosmic microwave background (CMB) polarization experiments up to and including the 2014 observing season. This includes the first Keck Array observations at 95 GHz. The maps reach a depth of 50 nK deg in Stokes Q and U in the 150 GHz band and 127 nK deg in the 95 GHz band. We take auto- and cross-spectra between these maps and publicly available maps from WMAP and Planck at frequencies from 23 to 353 GHz. An excess over lensed ΛCDM is detected at modest significance in the 95×150 BB spectrum, and is consistent with the dust contribution expected from our previous work. No significant evidence for synchrotron emission is found in spectra such as 23×95, or for correlation between the dust and synchrotron sky patterns in spectra such as 23×353. We take the likelihood of all the spectra for a multicomponent model including lensed ΛCDM, dust, synchrotron, and a possible contribution from inflationary gravitational waves (as parametrized by the tensor-to-scalar ratio r) using priors on the frequency spectral behaviors of dust and synchrotron emission from previous analyses of WMAP and Planck data in other regions of the sky. This analysis yields an upper limit r_{0.05}<0.09 at 95% confidence, which is robust to variations explored in analysis and priors. Combining these B-mode results with the (more model-dependent) constraints from Planck analysis of CMB temperature plus baryon acoustic oscillations and other data yields a combined limit r_{0.05}<0.07 at 95% confidence. These are the strongest constraints to date on inflationary gravitational waves.

We present a catalog of galaxy clusters selected via their Sunyaev-Zel'dovich (SZ) effect signature from 2500 deg$^2$ of South Pole Telescope (SPT) data. This work represents the complete sample of clusters detected at high significance in the 2500-square-degree SPT-SZ survey, which was completed in 2011. A total of 677 (409) cluster candidates are identified above a signal-to-noise threshold of $\xi$ =4.5 (5.0). Ground- and space-based optical and near-infrared (NIR) imaging confirms overdensities of similarly colored galaxies in the direction of 516 (or 76%) of the $\xi$>4.5 candidates and 387 (or 95%) of the $\xi$>5 candidates; the measured purity is consistent with expectations from simulations. Of these confirmed clusters, 415 were first identified in SPT data, including 251 new discoveries reported in this work. We estimate photometric redshifts for all candidates with identified optical and/or NIR counterparts; we additionally report redshifts derived from spectroscopic observations for 141 of these systems. The mass threshold of the catalog is roughly independent of redshift above $z$~0.25 leading to a sample of massive clusters that extends to high redshift. The median mass of the sample is $M_{\scriptsize 500c}(\rho_\mathrm{crit})$ ~ 3.5 x 10$^{14} M_\odot h^{-1}$, the median redshift is $z_{med}$ =0.55, and the highest-redshift systems are at $z$>1.4. The combination of large redshift extent, clean selection, and high typical mass makes this cluster sample of particular interest for cosmological analyses and studies of cluster formation and evolution.

We present results from an analysis of all data taken by the BICEP2, Keck Array, and BICEP3 CMB polarization experiments up to and including the 2018 observing season. We add additional Keck Array observations at 220 GHz and BICEP3 observations at 95 GHz to the previous 95/150/220 GHz dataset. The Q/U maps now reach depths of 2.8, 2.8, and 8.8 μK_{CMB} arcmin at 95, 150, and 220 GHz, respectively, over an effective area of ≈600 square degrees at 95 GHz and ≈400 square degrees at 150 and 220 GHz. The 220 GHz maps now achieve a signal-to-noise ratio on polarized dust emission exceeding that of Planck at 353 GHz. We take auto- and cross-spectra between these maps and publicly available WMAP and Planck maps at frequencies from 23 to 353 GHz and evaluate the joint likelihood of the spectra versus a multicomponent model of lensed ΛCDM+r+dust+synchrotron+noise. The foreground model has seven parameters, and no longer requires a prior on the frequency spectral index of the dust emission taken from measurements on other regions of the sky. This model is an adequate description of the data at the current noise levels. The likelihood analysis yields the constraint r_{0.05}<0.036 at 95% confidence. Running maximum likelihood search on simulations we obtain unbiased results and find that σ(r)=0.009. These are the strongest constraints to date on primordial gravitational waves.

We present a measurement of the angular power spectrum of the cosmic microwave background (CMB) using data from the South Pole Telescope (SPT). The data consist of 790 deg2 of sky observed at 150 GHz during 2008 and 2009. Here we present the power spectrum over the multipole range 650 < ℓ < 3000, where it is dominated by primary CMB anisotropy. We combine this power spectrum with the power spectra from the seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) data release to constrain cosmological models. We find that the SPT and WMAP data are consistent with each other and, when combined, are well fit by a spatially flat, ΛCDM cosmological model. The SPT+WMAP constraint on the spectral index of scalar fluctuations is ns = 0.9663 ± 0.0112. We detect, at ∼5σ significance, the effect of gravitational lensing on the CMB power spectrum, and find its amplitude to be consistent with the ΛCDM cosmological model. We explore a number of extensions beyond the ΛCDM model. Each extension is tested independently, although there are degeneracies between some of the extension parameters. We constrain the tensor-to-scalar ratio to be r < 0.21 (95% CL) and constrain the running of the scalar spectral index to be dns/dln k = −0.024 ± 0.013. We strongly detect the effects of primordial helium and neutrinos on the CMB; a model without helium is rejected at 7.7σ, while a model without neutrinos is rejected at 7.5σ. The primordial helium abundance is measured to be Yp = 0.296 ± 0.030, and the effective number of relativistic species is measured to be Neff = 3.85 ± 0.62. The constraints on these models are strengthened when the CMB data are combined with measurements of the Hubble constant and the baryon acoustic oscillation feature. Notable improvements include ns = 0.9668 ± 0.0093, r < 0.17 (95% CL), and Neff = 3.86 ± 0.42. The SPT+WMAP data show a mild preference for low power in the CMB damping tail, and while this preference may be accommodated by models that have a negative spectral running, a high primordial helium abundance, or a high effective number of relativistic species, such models are disfavored by the abundance of low-redshift galaxy clusters.

We present results from an analysis of all data taken by the bicep2/Keck CMB polarization experiments up to and including the 2015 observing season. This includes the first Keck Array observations at 220 GHz and additional observations at 95 and 150 GHz. The Q and U maps reach depths of 5.2, 2.9, and 26 μK_{CMB} arcmin at 95, 150, and 220 GHz, respectively, over an effective area of ≈400 square degrees. The 220 GHz maps achieve a signal to noise on polarized dust emission approximately equal to that of Planck at 353 GHz. We take auto and cross spectra between these maps and publicly available WMAP and Planck maps at frequencies from 23 to 353 GHz. We evaluate the joint likelihood of the spectra versus a multicomponent model of lensed-ΛCDM+r+dust+synchrotron+noise. The foreground model has seven parameters, and we impose priors on some of these using external information from Planck and WMAP derived from larger regions of sky. The model is shown to be an adequate description of the data at the current noise levels. The likelihood analysis yields the constraint r_{0.05}<0.07 at 95% confidence, which tightens to r_{0.05}<0.06 in conjunction with Planck temperature measurements and other data. The lensing signal is detected at 8.8σ significance. Running a maximum likelihood search on simulations we obtain unbiased results and find that σ(r)=0.020. These are the strongest constraints to date on primordial gravitational waves.

We combine Dark Energy Survey Year 1 clustering and weak lensing data with Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and Big Bang Nucleosynthesis (BBN) experiments to constrain the Hubble constant. Assuming a flat $\Lambda$CDM model with minimal neutrino mass ($\sum m_\nu = 0.06$ eV) we find $H_0=67.2^{+1.2}_{-1.0}$ km/s/Mpc (68% CL). This result is completely independent of Hubble constant measurements based on the distance ladder, Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies (both temperature and polarization), and strong lensing constraints. There are now five data sets that: a) have no shared observational systematics; and b) each constrain the Hubble constant with a few percent level precision. We compare these five independent measurements, and find that, as a set, the differences between them are significant at the $2.1\sigma$ level ($\chi^2/dof=20.1/11$, probability to exceed=4%). This difference is low enough that we consider the data sets statistically consistent with each other. The best fit Hubble constant obtained by combining all five data sets is $H_0 = 69.1^{+0.4}_{-0.6}$ km/s/Mpc.

We present measurements of the $E$-mode polarization angular auto-power spectrum ($EE$) and temperature-$E$-mode cross-power spectrum ($TE$) of the cosmic microwave background (CMB) using 150 GHz data from three seasons of SPTpol observations. We report the power spectra over the spherical harmonic multipole range $50 < \ell \leq 8000$, and detect nine acoustic peaks in the $EE$ spectrum with high signal-to-noise ratio. These measurements are the most sensitive to date of the $EE$ and $TE$ power spectra at $\ell > 1050$ and $\ell > 1475$, respectively. The observations cover 500 deg$^2$, a fivefold increase in area compared to previous SPTpol analyses, which increases our sensitivity to the photon diffusion damping tail of the CMB power spectra enabling tighter constraints on \LCDM model extensions. After masking all sources with unpolarized flux $>50$ mJy we place a 95% confidence upper limit on residual polarized point-source power of $D_\ell = \ell(\ell+1)C_\ell/2π<0.107\,μ{\rm K}^2$ at $\ell=3000$, suggesting that the $EE$ damping tail dominates foregrounds to at least $\ell = 4050$ with modest source masking. We find that the SPTpol dataset is in mild tension with the $ΛCDM$ model ($2.1\,σ$), and different data splits prefer parameter values that differ at the $\sim 1\,σ$ level. When fitting SPTpol data at $\ell < 1000$ we find cosmological parameter constraints consistent with those for $Planck$ temperature. Including SPTpol data at $\ell > 1000$ results in a preference for a higher value of the expansion rate ($H_0 = 71.3 \pm 2.1\,\mbox{km}\,s^{-1}\mbox{Mpc}^{-1}$ ) and a lower value for present-day density fluctuations ($σ_8 = 0.77 \pm 0.02$).

Abstract We present a flare star catalog from 4 yr of nontargeted millimeter-wave survey data from the South Pole Telescope (SPT). The data were taken with the SPT-3G camera and cover a 1500 deg 2 region of the sky from 20 h 40 m 0 s to 3 h 20 m 0 s in right ascension and from −42° to −70° in declination. This region was observed on a nearly daily cadence from 2019 to 2022 and chosen to avoid the plane of the galaxy. A short-duration transient search of this survey yields 111 flaring events from 66 stars, increasing the number of both flaring events and detected flare stars by an order of magnitude from the previous SPT-3G data release. We provide cross-matching to Gaia DR3, as well as matches to X-ray point sources found in the second ROSAT all-sky survey. We have detected flaring stars across the main sequence, from early-type A stars to M dwarfs, as well as a large population of evolved stars. These stars are mostly nearby, spanning 10–1000 pc in distance. Most of the flare spectral indices are constant or gently rising as a function of frequency at 95/150/220 GHz. The timescale of these events can range from minutes to hours, and the peak ν L ν luminosities range from 10 27 to 10 31 erg s −1 in the SPT-3G frequency bands.