The Sloan Digital Sky Survey-II (SDSS-II) has embarked on a multi-year project to identify and measure light curves for intermediate-redshift (0.05 < z < 0.35) Type Ia supernovae (SNe Ia) using repeated five-band (ugriz) imaging over an area of 300 sq. deg. The survey region is a stripe 2.5° wide centered on the celestial equator in the Southern Galactic Cap that has been imaged numerous times in earlier years, enabling construction of a deep reference image for the discovery of new objects. Supernova imaging observations are being acquired between September 1 and November 30 of 2005–7. During the first two seasons, each region was imaged on average every five nights. Spectroscopic follow-up observations to determine supernova type and redshift are carried out on a large number of telescopes. In its first two three-month seasons, the survey has discovered and measured light curves for 327 spectroscopically confirmed SNe Ia, 30 probable SNe Ia, 14 confirmed SNe Ib/c, 32 confirmed SNe II, plus a large number of photometrically identified SNe Ia, 94 of which have host-galaxy spectra taken so far. This paper provides an overview of the project and briefly describes the observations completed during the first two seasons of operation.

We report the discovery of eight new Milky Way companions in of optical imaging data collected during the first year of the Dark Energy Survey (DES). Each system is identified as a statistically significant over-density of individual stars consistent with the expected isochrone and luminosity function of an old and metal-poor stellar population. The objects span a wide range of absolute magnitudes (MV from to ), physical sizes (), and heliocentric distances (). Based on the low surface brightnesses, large physical sizes, and/or large Galactocentric distances of these objects, several are likely to be new ultra-faint satellite galaxies of the Milky Way and/or Magellanic Clouds. We introduce a likelihood-based algorithm to search for and characterize stellar over-densities, as well as identify stars with high satellite membership probabilities. We also present completeness estimates for detecting ultra-faint galaxies of varying luminosities, sizes, and heliocentric distances in the first-year DES data.

ABSTRACT We describe updates to the redMaPPer algorithm, a photometric red-sequence cluster finder specifically designed for large photometric surveys. The updated algorithm is applied to of Science Verification (SV) data from the Dark Energy Survey (DES), and to the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) DR8 photometric data set. The DES SV catalog is locally volume limited and contains 786 clusters with richness (roughly equivalent to ) and . The DR8 catalog consists of 26,311 clusters with , with a sharply increasing richness threshold as a function of redshift for . The photometric redshift performance of both catalogs is shown to be excellent, with photometric redshift uncertainties controlled at the level for , rising to ∼0.02 at in DES SV. We make use of Chandra and XMM X-ray and South Pole Telescope Sunyaev–Zeldovich data to show that the centering performance and mass–richness scatter are consistent with expectations based on prior runs of redMaPPer on SDSS data. We also show how the redMaPPer photo- z and richness estimates are relatively insensitive to imperfect star/galaxy separation and small-scale star masks.

ABSTRACT We search for excess γ -ray emission coincident with the positions of confirmed and candidate Milky Way satellite galaxies using six years of data from the Fermi Large Area Telescope (LAT). Our sample of 45 stellar systems includes 28 kinematically confirmed dark-matter-dominated dwarf spheroidal galaxies (dSphs) and 17 recently discovered systems that have photometric characteristics consistent with the population of known dSphs. For each of these targets, the relative predicted γ -ray flux due to dark matter annihilation is taken from kinematic analysis if available, and estimated from a distance-based scaling relation otherwise, assuming that the stellar systems are DM-dominated dSphs. LAT data coincident with four of the newly discovered targets show a slight preference (each 2 σ local) for γ -ray emission in excess of the background. However, the ensemble of derived γ -ray flux upper limits for individual targets is consistent with the expectation from analyzing random blank-sky regions, and a combined analysis of the population of stellar systems yields no globally significant excess (global significance ). Our analysis has increased sensitivity compared to the analysis of 15 confirmed dSphs by Ackermann et al. The observed constraints on the DM annihilation cross section are statistically consistent with the background expectation, improving by a factor of ∼2 for large DM masses ( and ) and weakening by a factor of ∼1.5 at lower masses relative to previously observed limits.

We study the spectroscopic properties and environments of red spiral galaxies found by the Galaxy Zoo project. By carefully selecting face-on, disk dominated spirals we construct a sample of truly passive disks (not dust reddened, nor dominated by old stellar populations in a bulge). As such, our red spirals represent an interesting set of possible transition objects between normal blue spirals and red early types. We use SDSS data to investigate the physical processes which could have turned these objects red without disturbing their morphology. Red spirals prefer intermediate density regimes, however there are no obvious correlations between red spiral properties and environment - environment alone is not sufficient to determine if a spiral will become red. Red spirals are a small fraction of spirals at low masses, but are a significant fraction at large stellar masses - massive galaxies are red independent of morphology. We confirm that red spirals have older stellar popns and less recent star formation than the main spiral population. While the presence of spiral arms suggests that major star formation cannot have ceased long ago, we show that these are not recent post-starbursts, so star formation must have ceased gradually. Intriguingly, red spirals are ~4 times more likely than normal spirals to host optically identified Seyfert or LINER, with most of the difference coming from LINERs. We find a curiously large bar fraction in the red spirals suggesting that the cessation of star formation and bar instabilities are strongly correlated. We conclude by discussing the possible origins. We suggest they may represent the very oldest spiral galaxies which have already used up their reserves of gas - probably aided by strangulation, and perhaps bar instabilities moving material around in the disk.

We describe the creation, content, and validation of the Dark Energy Survey (DES) internal year-one cosmology data set, Y1A1 GOLD, in support of upcoming cosmological analyses. The Y1A1 GOLD data set is assembled from multiple epochs of DES imaging and consists of calibrated photometric zeropoints, object catalogs, and ancillary data products - e.g., maps of survey depth and observing conditions, star-galaxy classification, and photometric redshift estimates - that are necessary for accurate cosmological analyses. The Y1A1 GOLD wide-area object catalog consists of ~137 million objects detected in coadded images covering ~1800 deg$^2$ in the DES grizY filters. The 10σ limiting magnitude for galaxies is g = 23.4, r = 23.2, i = 22.5, z = 21.8, and Y = 20.1. Photometric calibration of Y1A1 GOLD was performed by combining nightly zeropoint solutions with stellar-locus regression, and the absolute calibration accuracy is better than 2% over the survey area. DES Y1A1 GOLD is the largest photometric data set at the achieved depth to date, enabling precise measurements of cosmic acceleration at z $\lesssim$ 1.

We perform a comprehensive study of Milky Way (MW) satellite galaxies to constrain the fundamental properties of dark matter (DM). This analysis fully incorporates inhomogeneities in the spatial distribution and detectability of MW satellites and marginalizes over uncertainties in the mapping between galaxies and DM halos, the properties of the MW system, and the disruption of subhalos by the MW disk. Our results are consistent with the cold, collisionless DM paradigm and yield the strongest cosmological constraints to date on particle models of warm, interacting, and fuzzy dark matter. At 95% confidence, we report limits on (i) the mass of thermal relic warm DM, mWDM>6.5 keV (free-streaming length, λfs≲10h−1 kpc), (ii) the velocity-independent DM-proton scattering cross section, σ0<8.8×10−29 cm2 for a 100 MeV DM particle mass [DM-proton coupling, cp≲(0.3 GeV)−2], and (iii) the mass of fuzzy DM, mϕ>2.9×10−21 eV (de Broglie wavelength, λdB≲0.5 kpc). These constraints are complementary to other observational and laboratory constraints on DM properties.Received 30 July 2020Revised 12 December 2020Accepted 27 January 2021DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.091101© 2021 American Physical SocietyPhysics Subject Headings (PhySH)Research AreasDark matterParticle dark matterPhysical SystemsGalactic halosGravitation, Cosmology & Astrophysics

We constrain the mass–richness scaling relation of redMaPPer galaxy clusters identified in the Dark Energy Survey Year 1 data using weak gravitational lensing. We split clusters into 4 × 3 bins of richness λ and redshift |$z$| for λ ≥ 20 and 0.2 ≤ |$z$| ≤ 0.65 and measure the mean masses of these bins using their stacked weak lensing signal. By modelling the scaling relation as 〈M200m|λ, |$z$|〉 = M0(λ/40)F((1 + |$z$|⁠)/1.35)G, we constrain the normalization of the scaling relation at the 5.0 per cent level, finding M0 = [3.081 ± 0.075(stat) ± 0.133(sys)] · 1014 M⊙ at λ = 40 and |$z$| = 0.35. The recovered richness scaling index is F = 1.356 ± 0.051 (stat) ± 0.008 (sys) and the redshift scaling index G = −0.30 ± 0.30 (stat) ± 0.06 (sys). These are the tightest measurements of the normalization and richness scaling index made to date from a weak lensing experiment. We use a semi-analytic covariance matrix to characterize the statistical errors in the recovered weak lensing profiles. Our analysis accounts for the following sources of systematic error: shear and photometric redshift errors, cluster miscentring, cluster member dilution of the source sample, systematic uncertainties in the modelling of the halo–mass correlation function, halo triaxiality, and projection effects. We discuss prospects for reducing our systematic error budget, which dominates the uncertainty on M0. Our result is in excellent agreement with, but has significantly smaller uncertainties than, previous measurements in the literature, and augurs well for the power of the DES cluster survey as a tool for precision cosmology and upcoming galaxy surveys such as LSST, Euclid, and WFIRST.

We present an improved measurement of the Hubble constant (H_0) using the 'inverse distance ladder' method, which adds the information from 207 Type Ia supernovae (SNe Ia) from the Dark Energy Survey (DES) at redshift 0.018 < z < 0.85 to existing distance measurements of 122 low redshift (z < 0.07) SNe Ia (Low-z) and measurements of Baryon Acoustic Oscillations (BAOs). Whereas traditional measurements of H_0 with SNe Ia use a distance ladder of parallax and Cepheid variable stars, the inverse distance ladder relies on absolute distance measurements from the BAOs to calibrate the intrinsic magnitude of the SNe Ia. We find H_0 = 67.8 +/- 1.3 km s-1 Mpc-1 (statistical and systematic uncertainties, 68% confidence). Our measurement makes minimal assumptions about the underlying cosmological model, and our analysis was blinded to reduce confirmation bias. We examine possible systematic uncertainties and all are below the statistical uncertainties. Our H_0 value is consistent with estimates derived from the Cosmic Microwave Background assuming a LCDM universe (Planck Collaboration et al. 2018).

Abstract We describe features of the X-ray: Generate and Analyse (Xga) open-source software package that have been developed to facilitate automated hydrostatic mass (Mhydro) measurements from XMM X-ray observations of clusters of galaxies. This includes describing how Xga measures global, and radial, X-ray properties of galaxy clusters. We then demonstrate the reliability of Xga by comparing simple X-ray properties, namely the X-ray temperature and gas mass, with published values presented by the XMM Cluster Survey (XCS), the Ultimate XMM eXtragaLactic survey project (XXL), and the Local Cluster Substructure Survey (LoCuSS). Xga measured values for temperature are, on average, within 1 % of the values reported in the literature for each sample. Xga gas masses for XXL clusters are shown to be ∼10 % lower than previous measurements (though the difference is only significant at the ∼1.8σ level), LoCuSS R2500 and R500 gas mass re-measurements are 3 % and 7 % lower respectively (representing 1.5σ and 3.5σ differences). Like-for-like comparisons of hydrostatic mass are made to LoCuSS results, which show that our measurements are 10 ± 3 % (19 ± 7 %) higher for R2500 (R500). The comparison between R500 masses shows significant scatter. Finally, we present new Mhydro measurements for 230 clusters from the SDSS DR8 redMaPPer XCS sample (SDSSRM-XCS). Our SDSSRM-XCS hydrostatic mass measurements are in good agreement with multiple literature estimates, and represent one of the largest samples of consistently measured hydrostatic masses. We have demonstrated that Xga is a powerful tool for X-ray analysis of clusters; it will render complex-to-measure X-ray properties accessible to non-specialists.