More than three quarters of the baryonic content of the Universe resides in a highly diffuse state that is difficult to observe, with only a small fraction directly observed in galaxies and galaxy clusters. Censuses of the nearby Universe have used absorption line spectroscopy to observe these invisible baryons, but these measurements rely on large and uncertain corrections and are insensitive to the majority of the volume, and likely mass. Specifically, quasar spectroscopy is sensitive either to only the very trace amounts of Hydrogen that exists in the atomic state, or highly ionized and enriched gas in denser regions near galaxies. Sunyaev-Zel'dovich analyses provide evidence of some of the gas in filamentary structures and studies of X-ray emission are most sensitive to gas near galaxy clusters. Here we report the direct measurement of the baryon content of the Universe using the dispersion of a sample of localized fast radio bursts (FRBs), thus utilizing an effect that measures the electron column density along each sight line and accounts for every ionised baryon. We augment the sample of published arcsecond-localized FRBs with a further four new localizations to host galaxies which have measured redshifts of 0.291, 0.118, 0.378 and 0.522, completing a sample sufficiently large to account for dispersion variations along the line of sight and in the host galaxy environment to derive a cosmic baryon density of $\Omega_{b} = 0.051_{-0.025}^{+0.021} \, h_{70}^{-1}$ (95% confidence). This independent measurement is consistent with Cosmic Microwave Background and Big Bang Nucleosynthesis values.

[ABRIDGED VERSION] The future of cm and m-wave astronomy lies with the Square Kilometre Array (SKA), a telescope under development by a consortium of 17 countries. The SKA will be 50 times more sensitive than any existing radio facility. A majority of the key science for the SKA will be addressed through large-area imaging of the Universe at frequencies from 300 MHz to a few GHz. The Australian SKA Pathfinder (ASKAP) is aimed squarely in this frequency range, and achieves instantaneous wide-area imaging through the development and deployment of phase-array feed systems on parabolic reflectors. This large field-of-view makes ASKAP an unprecedented synoptic telescope poised to achieve substantial advances in SKA key science. The central core of ASKAP will be located at the Murchison Radio Observatory in inland Western Australia, one of the most radio-quiet locations on the Earth and one of the sites selected by the international community as a potential location for the SKA. Following an introductory description of ASKAP, this document contains 7 chapters describing specific science programmes for ASKAP. The combination of location, technological innovation and scientific program will ensure that ASKAP will be a world-leading radio astronomy facility, closely aligned with the scientific and technical direction of the SKA. A brief summary chapter emphasizes the point, and considers discovery space.

Fast Radio Bursts (FRBs) are brief radio emissions from distant astronomical sources. Some are known to repeat, but most are single bursts. Non-repeating FRB observations have had insufficient positional accuracy to localize them to an individual host galaxy. We report the interferometric localization of the single pulse FRB 180924 to a position 4 kpc from the center of a luminous galaxy at redshift 0.3214. The burst has not been observed to repeat. The properties of the burst and its host are markedly different from the only other accurately localized FRB source. The integrated electron column density along the line of sight closely matches models of the intergalactic medium, indicating that some FRBs are clean probes of the baryonic component of the cosmic web.

Abstract We examine the energy distribution of the fast radio burst (FRB) population using a well-defined sample of 63 FRBs from the Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radio telescope, 28 of which are localised to a host galaxy. We apply the luminosity-volume ( $V/V_{\mathrm{max}}$ ) test to examine the distribution of these transient sources, accounting for cosmological and instrumental effects, and determine the energy distribution for the sampled population over the redshift range $0.01 \lesssim z \lesssim 1.02$ . We find the distribution between $10^{23}$ and $10^{26}$ J Hz $^{-1}$ to be consistent with both a pure power-law with differential slope $\gamma=-1.96 \pm 0.15$ , and a Schechter function with $\gamma = -1.82 \pm 0.12$ and downturn energy $E_\mathrm{max} \sim 6.3 \, \times 10^{25}$ J Hz $^{-1}$ . We identify systematic effects which currently limit our ability to probe the luminosity function outside this range and give a prescription for their treatment. Finally, we find that with the current dataset, we are unable to distinguish between the evolutionary and spectral models considered in this work.