Analyse des paramètres atmosphériques des étoiles naines blanches dans le voisinage solaire

Ce mémoire présente une analyse homogène et rigoureuse de l’échantillon d’étoiles naines blanches situées à moins de 20 pc du Soleil. L’objectif principal de cette étude est d’obtenir un modèle statistiquement viable de l’échantillon le plus représentatif de la population des naines blanches. À partir de l’échantillon défini par Holberg et al. (2008), il a fallu dans un premier temps réunir le plus d’information possible sur toutes les candidates locales sous la forme de spectres visibles et de données photométriques. En utilisant les modèles d’atmosphère de naines blanches les plus récents de Tremblay & Bergeron (2009), ainsi que différentes techniques d’analyse, il a été permis d’obtenir, de façon homogène, les paramètres atmosphériques (Teff et log g) des naines blanches de cet échantillon. La technique spectroscopique, c.-à-d. la mesure de Teff et log g par l’ajustement des raies spectrales, fut appliquée à toutes les étoiles de notre échantillon pour lesquelles un spectre visible présentant des raies assez fortes était disponible. Pour les étoiles avec des données photométriques, la distribution d’énergie combinée à la parallaxe trigonométrique, lorsque mesurée, permettent de déterminer les paramètres atmosphériques ainsi que la composition chimique de l’étoile. Un catalogue révisé des naines blanches dans le voisinage solaire est présenté qui inclut tous les paramètres atmosphériques nouvellement determinés. L’analyse globale qui en découle est ensuite exposée, incluant une étude de la distribution de la composition chimique des naines blanches locales, de la distribution de masse et de la fonction luminosité.

Analyse spectroscopique d'étoiles naines blanches riches en hydrogène(DA) : vers des modèles d'atmosphère améliorés sans paramètres libres

Le but de cette thèse est de raffiner et de mieux comprendre l'utilisation de la méthode spectroscopique, qui compare des spectres visibles de naines blanches à atmosphère riche en hydrogène (DA) à des spectres synthétiques pour en déterminer les paramètres atmosphériques (température effective et gravité de surface). Notre approche repose principalement sur le développement de modèles de spectres améliorés, qui proviennent eux-mêmes de modèles d'atmosphère de naines blanches de type DA. Nous présentons une nouvelle grille de spectres synthétiques de DA avec la première implémentation cohérente de la théorie du gaz non-idéal de Hummer & Mihalas et de la théorie unifiée de l'élargissement Stark de Vidal, Cooper & Smith. Cela permet un traitement adéquat du chevauchement des raies de la série de Balmer, sans la nécessité d'un paramètre libre. Nous montrons que ces spectres améliorés prédisent des gravités de surface qui sont plus stables en fonction de la température effective. Nous étudions ensuite le problème de longue date des gravités élevées pour les DA froides. L'hypothèse de Bergeron et al., selon laquelle les atmosphères sont contaminées par de l'hélium, est confrontée aux observations. À l'aide de spectres haute résolution récoltés au télescope Keck à Hawaii, nous trouvons des limites supérieures sur la quantité d'hélium dans les atmosphères de près de 10 fois moindres que celles requises par le scénario de Bergeron et al. La grille de spectres conçue dans ces travaux est ensuite appliquée à une nouvelle analyse spectroscopique de l'échantillon de DA du SDSS. Notre approche minutieuse permet de définir un échantillon plus propre et d'identifier un nombre important de naines blanches binaires. Nous déterminons qu'une coupure à un rapport signal-sur-bruit S/N > 15 optimise la grandeur et la qualité de l'échantillon pour calculer la masse moyenne, pour laquelle nous trouvons une valeur de 0.613 masse solaire. Finalement, huit nouveaux modèles 3D de naines blanches utilisant un traitement d'hydrodynamique radiative de la convection sont présentés. Nous avons également calculé des modèles avec la même physique, mais avec une traitement standard 1D de la convection avec la théorie de la longueur de mélange. Un analyse différentielle entre ces deux séries de modèles montre que les modèles 3D prédisent des gravités considérablement plus basses. Nous concluons que le problème des gravités élevées dans les naines blanches DA froides est fort probablement causé par une faiblesse dans la théorie de la longueur de mélange.

Relevé et analyse spectroscopiques d'étoiles naines blanches brillantes et riches en hydrogène

Nous présentons un relevé et une analyse spectroscopiques de plus de 1300 naines blanches brillantes (V < 17.5) et riches en hydrogène. Des spectres dans le domaine du visible avec un rapport signal-sur-bruit élevé ont été obtenus et les données ont ensuite été analysées avec notre méthode spectroscopique habituelle qui compare les profils observés des raies de Balmer à des spectres synthétiques calculés à partir de la dernière génération de modèles d’atmosphère. D’abord, nous présentons une analyse détaillée de 29 naines blanches de type DAO utilisant une nouvelle grille de modèles qui inclut du carbone, de l’azote et de l’oxygène aux abondances solaires. Nous démontrons que l’ajout de ces métaux dans les modèles d’atmosphère est essentiel pour surmonter le problème des raies de Balmer qui empêche un ajustement simultané de toutes les raies de Balmer avec des paramètres atmosphériques cohérents. Nous identifions également 18 naines blanches chaudes de type DA qui souffrent aussi du problème des raies de Balmer. Des spectres dans l’ultraviolet lointain obtenus des archives du satellite FUSE sont ensuite examinés pour démontrer qu’il existe une corrélation entre les abondances métalliques élevées et les cas du problème des raies de Balmer. Les conséquences de ces résultats pour toutes les naines blanches chaudes et riches en hydrogène sont discutées. En particulier, le scénario évolutif pour les naines blanches DAO est révisé et nous n’avons plus besoin d’évoquer l’évolution post-EHB pour expliquer la majorité des étoiles DAO. Finalement, nous élaborons un scénario dans lequel les métaux engendrent un faible vent stellaire qui expliquerait la présence d’hélium dans les étoiles DAO. Ensuite, nous présentons les résultats globaux de notre relevé, ce qui inclut une analyse spectroscopique de plus de 1200 naines blanches de type DA. En premier lieu, nous présentons le contenu spectroscopique de notre échantillon qui contient de nombreuses classifications erronées ainsi que plusieurs naines blanches de type DAB, DAZ et magnétiques. Nous discutons ensuite des nouveaux modèles d'atmosphère utilisés dans notre analyse. De plus, nous utilisons des modèles de naines M pour obtenir de meilleures valeurs des paramètres atmosphériques pour les naines blanches qui sont membres de systèmes binaires DA+dM. Certaines naines blanches uniques et quelques systèmes binaires double-dégénérées sont également analysés de manière plus détaillée. Nous examinons ensuite les propriétés globales de notre échantillon incluant la distribution de masse et la distribution de masse en fonction de la température. Nous étudions également la façon dont les nouveaux profils de raies de Balmer affectent la détermination des paramètres atmosphériques. Nous testons la précision et la robustesse de nos méthodes en comparant nos résultats avec ceux du projet SPY, dans le cadre duquel plus de 300 des mêmes naines blanches ont été analysées d'une manière complètement indépendante. Finalement, nous faisons un retour sur la bande d'instabilité des naines blanches pulsantes de type ZZ Ceti pour voir quels effets ont les nouveaux profils de raies sur la détermination de ses frontières empiriques.

Étude des propriétés atmosphériques et magnétiques des étoiles naines blanches froides riches en hydrogène.

Ce mémoire présente une analyse photométrique et spectroscopique d'un échantillon de 16 naines blanches magnétiques froides riches en hydrogène. L'objectif principal de cette étude est de caractériser leurs propriétés atmosphériques et magnétiques afin d'obtenir une vision d'ensemble représentative de cette population d'étoiles. Pour ce faire, il a fallu réunir le plus d'information possible sur toutes les candidates sous la forme de spectres visibles à haut signal-sur-bruit et de données photométriques. Il a également été nécessaire de mettre à jour les modèles d'atmosphère de Bergeron et al. (1992) à l'aide des avancées réalisées par Tremblay & Bergeron (2009). Les paramètres atmosphériques de chacune des étoiles ont ensuite été déterminés en modélisant les distributions d'énergie photométriques observées tandis que la topologie et l'intensité du champ magnétique ont été obtenues en comparant des spectres synthétiques magnétiques au profil d'absorption Zeeman autour de H-alpha. Qui plus est, un processus de déconvolution combinant ces deux approches a aussi été créé afin de traiter adéquatement les systèmes binaires présents dans l'échantillon. Les résultats de ces analyses sont ensuite exposés, incluant une discussion sur la possible corrélation entre les paramètres atmosphériques et les propriétés magnétiques de ces naines blanches. Finalement, cette étude démontre que les données spectroscopiques de la majorité de ces étoiles peuvent uniquement être reproduites si ces dernières se trouvent dans un système binaire composé d'une seconde naine blanche. De plus, les résultats suggèrent que le champ magnétique de ces naines blanches froides ne peut pas être d'origine fossile et doit être généré par un mécanisme physique devant encore être identifié.

Étude comparative des paramètres atmosphériques d'étoiles naines blanches déterminés par les techniques photométrique et spectroscopique

Ce mémoire présente une analyse comparative des paramètres atmosphériques obtenus à l’aide des techniques photométrique et spectroscopique. Pour y parvenir, les données photométriques et spectroscopiques de 1375 naines blanches de type DA tirées du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ainsi que les données spectroscopiques du Villanova White Dwarf Catalog ont été utilisées. Il a d’abord fallu s’assurer que les données photométriques et spectroscopiques étaient bien calibrées. L’analyse photométrique a démontré que la photométrie ugriz ne semblait pas avoir de problème de calibration autre que le décalage des points zéro, qui est compensé en appliquant les corrections photométriques appropriées. De plus, le fait que le filtre u laisse passer le flux à certaines longueurs d’onde dans le rouge ne semble pas affecter la détermination des paramètres atmosphériques. L’analyse spectroscopique a ensuite confirmé que l’application de fonctions de correction permettant de tenir compte des effets hydrodynamiques 3D est la solution au problème de log g élevés. La comparaison des informations tirées des données spectroscopiques des deux différentes sources suggère que la calibration des spectres du SDSS n’est toujours pas au point. Les paramètres atmosphériques déterminés à l’aide des deux techniques ont ensuite été comparés et les températures photométriques sont systématiquement plus faibles que celles obtenues à partir des données spectroscopiques. Cet effet systématique pourrait être causé par les profils de raies utilisés dans les modèles d’atmosphère. Une méthode permettant d’obtenir une estimation de la gravité de surface d’une naine blanche à partir de sa photométrie a aussi été développée.

Propagation of Microwaves in the Troposphere with Potential Application to GPS based Navigation and Meteorology with emphasis on Indian region

Global Positioning System (GPS), with its high integrity, continuous availability and reliability, revolutionized the navigation system based on radio ranging. With four or more GPS satellites in view, a GPS receiver can find its location anywhere over the globe with accuracy of few meters. High accuracy - within centimeters, or even millimeters is achievable by correcting the GPS signal with external augmentation system. The use of satellite for critical application like navigation has become a reality through the development of these augmentation systems (like W AAS, SDCM, and EGNOS, etc.) with a primary objective of providing essential integrity information needed for navigation service in their respective regions. Apart from these, many countries have initiated developing space-based regional augmentation systems like GAGAN and IRNSS of India, MSAS and QZSS of Japan, COMPASS of China, etc. In future, these regional systems will operate simultaneously and emerge as a Global Navigation Satellite System or GNSS to support a broad range of activities in the global navigation sector.Among different types of error sources in the GPS precise positioning, the propagation delay due to the atmospheric refraction is a limiting factor on the achievable accuracy using this system. The WADGPS, aimed for accurate positioning over a large area though broadcasts different errors involved in GPS ranging including ionosphere and troposphere errors, due to the large temporal and spatial variations in different atmospheric parameters especially in lower atmosphere (troposphere), the use of these broadcasted tropospheric corrections are not sufficiently accurate. This necessitated the estimation of tropospheric error based on realistic values of tropospheric refractivity. Presently available methodologies for the estimation of tropospheric delay are mostly based on the atmospheric data and GPS measurements from the mid-latitude regions, where the atmospheric conditions are significantly different from that over the tropics. No such attempts were made over the tropics. In a practical approach when the measured atmospheric parameters are not available analytical models evolved using data from mid-latitudes for this purpose alone can be used. The major drawback of these existing models is that it neglects the seasonal variation of the atmospheric parameters at stations near the equator. At tropics the model underestimates the delay in quite a few occasions. In this context, the present study is afirst and major step towards the development of models for tropospheric delay over the Indian region which is a prime requisite for future space based navigation program (GAGAN and IRNSS). Apart from the models based on the measured surface parameters, a region specific model which does not require any measured atmospheric parameter as input, but depends on latitude and day of the year was developed for the tropical region with emphasis on Indian sector.Large variability of atmospheric water vapor content in short spatial and/or temporal scales makes its measurement rather involved and expensive. A local network of GPS receivers is an effective tool for water vapor remote sensing over the land. This recently developed technique proves to be an effective tool for measuring PW. The potential of using GPS to estimate water vapor in the atmosphere at all-weather condition and with high temporal resolution is attempted. This will be useful for retrieving columnar water vapor from ground based GPS data. A good network of GPS could be a major source of water vapor information for Numerical Weather Prediction models and could act as surrogate to the data gap in microwave remote sensing for water vapor over land.

An observing system simulation experiment for climate monitoring with GNSS radio occulation data: setup and testbed study

The long-term stability, high accuracy, all-weather capability, high vertical resolution, and global coverage of Global Navigation Satellite System (GNSS) radio occultation (RO) suggests it as a promising tool for global monitoring of atmospheric temperature change. With the aim to investigate and quantify how well a GNSS RO observing system is able to detect climate trends, we are currently performing an (climate) observing system simulation experiment over the 25-year period 2001 to 2025, which involves quasi-realistic modeling of the neutral atmosphere and the ionosphere. We carried out two climate simulations with the general circulation model MAECHAM5 (Middle Atmosphere European Centre/Hamburg Model Version 5) of the MPI-M Hamburg, covering the period 2001–2025: One control run with natural variability only and one run also including anthropogenic forcings due to greenhouse gases, sulfate aerosols, and tropospheric ozone. On the basis of this, we perform quasi-realistic simulations of RO observables for a small GNSS receiver constellation (six satellites), state-of-the-art data processing for atmospheric profiles retrieval, and a statistical analysis of temperature trends in both the “observed” climatology and the “true” climatology. Here we describe the setup of the experiment and results from a test bed study conducted to obtain a basic set of realistic estimates of observational errors (instrument- and retrieval processing-related errors) and sampling errors (due to spatial-temporal undersampling). The test bed results, obtained for a typical summer season and compared to the climatic 2001–2025 trends from the MAECHAM5 simulation including anthropogenic forcing, were found encouraging for performing the full 25-year experiment. They indicated that observational and sampling errors (both contributing about 0.2 K) are consistent with recent estimates of these errors from real RO data and that they should be sufficiently small for monitoring expected temperature trends in the global atmosphere over the next 10 to 20 years in most regions of the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS). Inspection of the MAECHAM5 trends in different RO-accessible atmospheric parameters (microwave refractivity and pressure/geopotential height in addition to temperature) indicates complementary climate change sensitivity in different regions of the UTLS so that optimized climate monitoring shall combine information from all climatic key variables retrievable from GNSS RO data.

Parâmetros físico-químicos de estrelas com planetas na missão CoRoT

In the present study we compute the atmospheric parameters (Teff , log g and vmic, [Fe/H]) and chemical abundance of 16 ions (Fe I, Fe II, O I, Si I, Na I, Mg I, Al I, Ca I, Ti I, Co I, Ni I, Rb I, Zr I, Ba II, La II and Cr I) for 16 solar-like stars with masses between 0:8 and 1:2 Mfi aproximatedly, including 10 planet-host stars detected by the CoRoT Space Mission. For this study, we use data from the ESO public archive: (i) high resolution spectra (R 47000) from the UVES spectrograph on the VLT/UT2-ESO (for 7 stars, covering the wavelength range 3450-4515 Å and 5500-9400 Å) and (ii) high resolution spectra from HARPS spectrograph on the La Silla-ESO 3.60 m telescope (for 9 stars, covering the wavelength range 4200-6865 Å). Our spectral analysis is based on MARCS models of atmosphere and Turbospectrum spectroscopic tools. On the base of the computed parameters, the referred abundances appears to follow the same behavior of the solar curve abundances. Further, one observes a signifficant correlation between the abundance ratio [m/Fe] and condensation temperature (Tc) of refractory elements (Tc > 900 K). The behavior of the projected rotational velocity (v sin i) versus the computed abundances [m/Fe] is also analyzed, presenting no clear trends. This study oers additional constraints to trace the evolutive history of solar-like stars with planets, including the search for chemical dierences between stars with and without transit planets and anomalies in the studied abundances

Distribution of refractory and volatile elements in CoRoT exoplanet host stars

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Elemental abundances and classification of carbon-enhanced metal-poor stars

We present a detailed study of carbon-enhanced metal-poor (CEMP) stars, based on high-resolution spectroscopic observations of a sample of 18 stars. The stellar spectra for this sample were obtained at the 4.2 m William Herschel Telescope in 2001 and 2002, using the Utrecht Echelle Spectrograph, at a resolving power R similar to 52 000 and S/N similar to 40, covering the wavelength range lambda lambda 3700-5700 angstrom. The atmospheric parameters determined for this sample indicate temperatures ranging from 4750 K to 7100 K, log g from 1.5 to 4.3, and metallicities -3.0 <= [Fe/H]<=-1.7. Elemental abundances for C, Na, Mg, Sc, Ti, Cr, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy are determined. Abundances for an additional 109 stars were taken from the literature and combined with the data of our sample. The literature sample reveals a lack of reliable abundance estimates for species that might be associated with the r-process elements for about 67% of CEMP stars, preventing a complete understanding of this class of stars, since [Ba/Eu] ratios are used to classify them. Although eight stars in our observed sample are also found in the literature sample, Eu abundances or limits are determined for four of these stars for the first time. From the observed correlations between C, Ba, and Eu, we argue that the CEMP-r/s class has the same astronomical origin as CEMP-s stars, highlighting the need for a more complete understanding of Eu production.

OXYGEN ABUNDANCES IN LOW- AND HIGH-alpha FIELD HALO STARS AND THE DISCOVERY OF TWO FIELD STARS BORN IN GLOBULAR CLUSTERS

Oxygen abundances of 67 dwarf stars in the metallicity range -1.6 < [Fe/H] < -0.4 are derived from a non-LTE analysis of the 777 nm O I triplet lines. These stars have precise atmospheric parameters measured by Nissen and Schuster, who find that they separate into three groups based on their kinematics and alpha-element (Mg, Si, Ca, Ti) abundances: thick disk, high-alpha halo, and low-alpha halo. We find the oxygen abundance trends of thick-disk and high-alpha halo stars very similar. The low-alpha stars show a larger star-to-star scatter in [O/Fe] at a given [Fe/H] and have systematically lower oxygen abundances compared to the other two groups. Thus, we find the behavior of oxygen abundances in these groups of stars similar to that of the a elements. We use previously published oxygen abundance data of disk and very metal-poor halo stars to present an overall view (-2.3 < [Fe/H] < +0.3) of oxygen abundance trends of stars in the solar neighborhood. Two field halo dwarf stars stand out in their O and Na abundances. Both G53-41 and G150-40 have very low oxygen and very high sodium abundances, which are key signatures of the abundance anomalies observed in globular cluster (GC) stars. Therefore, they are likely field halo stars born in GCs. If true, we estimate that at least 3% +/- 2% of the local field metal-poor star population was born in GCs.

THE UBV(RI)(C) COLORS OF THE SUN

Photometric data in the UBV(RI)(C) system have been acquired for 80 solar analog stars for which we have previously derived highly precise atmospheric parameters T-eff, log g, and [Fe/H] using high-resolution, high signal-to-noise ratio spectra. UBV and (RI)(C) data for 46 and 76 of these stars, respectively, are published for the first time. Combining our data with those from the literature, colors in the UBV(RI) C system, with similar or equal to 0.01 mag precision, are now available for 112 solar analogs. Multiple linear regression is used to derive the solar colors from these photometric data and the spectroscopically derived T-eff, log g, and [Fe/H] values. To minimize the impact of systematic errors in the model-dependent atmospheric parameters, we use only the data for the 10 stars that most closely resemble our Sun, i.e., the solar twins, and derive the following solar colors: (B - V)(circle dot) = 0.653 +/- 0.005, (U - B)(circle dot) = 0.166 +/- 0.022, (V - R)(circle dot) = 0.352 +/- 0.007, and (V - I)(circle dot) = 0.702 +/- 0.010. These colors are consistent, within the 1 sigma errors, with those derived using the entire sample of 112 solar analogs. We also derive the solar colors using the relation between spectral-line-depth ratios and observed stellar colors, i.e., with a completely model-independent approach, and without restricting the analysis to solar twins. We find (B - V)(circle dot) = 0.653 +/- 0.003, (U - B)(circle dot) = 0.158 +/- 0.009, (V - R)(circle dot) = 0.356 +/- 0.003, and (V - I)(circle dot) = 0.701 +/- 0.003, in excellent agreement with the model-dependent analysis.

Astronomical site testing in the era of the extremely large telescopes

The quality of astronomical sites is the first step to be considered to have the best performances from the telescopes. In particular, the efficiency of large telescopes in UV, IR, radio etc. is critically dependent on atmospheric transparency. It is well known that the random optical effects induced on the light propagation by turbulent atmosphere also limit telescope’s performances. Nowadays, clear appears the importance to correlate the main atmospheric physical parameters with the optical quality reachable by large aperture telescopes. The sky quality evaluation improved with the introduction of new techniques, new instrumentations and with the understanding of the link between the meteorological (or synoptical parameters and the observational conditions thanks to the application of the theories of electromagnetic waves propagation in turbulent medias: what we actually call astroclimatology. At the present the site campaigns are evolved and are performed using the classical scheme of optical seeing properties, meteorological parameters, sky transparency, sky darkness and cloudiness. New concept are added and are related to the geophysical properties such as seismicity, microseismicity, local variability of the climate, atmospheric conditions related to the ground optical turbulence and ground wind regimes, aerosol presence, use of satellite data. The purpose of this project is to provide reliable methods to analyze the atmospheric properties that affect ground-based optical astronomical observations and to correlate them with the main atmospheric parameters generating turbulence and affecting the photometric accuracy. The first part of the research concerns the analysis and interpretation of longand short-time scale meteorological data at two of the most important astronomical sites located in very different environments: the Paranal Observatory in the Atacama Desert (Chile), and the Observatorio del Roque de Los Muchachos(ORM) located in La Palma (Canary Islands, Spain). The optical properties of airborne dust at ORM have been investigated collecting outdoor data using a ground-based dust monitor. Because of its dryness, Paranal is a suitable observatory for near-IR observations, thus the extinction properties in the spectral range 1.00-2.30 um have been investigated using an empirical method. Furthermore, this PhD research has been developed using several turbulence profilers in the selection of the site for the European Extremely Large Telescope(E-ELT). During the campaigns the properties of the turbulence at different heights at Paranal and in the sites located in northern Chile and Argentina have been studied. This given the possibility to characterize the surface layer turbulence at Paranal and its connection with local meteorological conditions.

Chemically tagging the Hyades Supercluster. A homogeneous sample of F6-K4 kinematically selected northern stars

Stellar kinematic groups are kinematical coherent groups of stars that might have a common origin. These groups are dispersed throughout the Galaxy over time by the tidal effects of both Galactic rotation and disc heating, although their chemical content remains unchanged. The aim of chemical tagging is to establish that the abundances of every element in the analysis are homogeneus among the members. We study the case of the Hyades Supercluster to compile a reliable list of members (FGK stars) based on our chemical tagging analysis. For a total of 61 stars from the Hyades Supercluster, stellar atmospheric parameters (T_eff, log g, ξ, and [Fe/H]) are determined using our code called StePar, which is based on the sensitivity to the stellar atmospheric parameters of the iron EWs measured in the spectra. We derive the chemical abundances of 20 elements and find that their [X/Fe] ratios are consistent with Galactic abundance trends reported in previous studies. The chemical tagging method is applied with a carefully developed differential abundance analysis of each candidate member of the Hyades Supercluster, using a well-known member of the Hyades cluster as a reference (vB 153). We find that only 28 stars (26 dwarfs and 2 giants) are members, i.e. that 46% of our candidates are members based on the differential abundance analysis. This result confirms that the Hyades Supercluster cannot originate solely from the Hyades cluster.

Library of medium-resolution Fiber Optic Echelle spectra of F, G, K, and M field dwarfs to giant stars

We present a library of Penn State Fiber Optic Echelle (FOE) observations of a sample of field stars with spectral types F to M and luminosity classes V to I. The spectral coverage is from 3800 to 10000 Å with a nominal resolving power of 12,000. These spectra include many of the spectral lines most widely used as optical and near-infrared indicators of chromospheric activity such as the Balmer lines (Hα to H epsilon), Ca II H & K, the Mg I b triplet, Na I D_1, D_2, He I D_3, and Ca II IRT lines. There are also a large number of photospheric lines, which can also be affected by chromospheric activity, and temperature-sensitive photospheric features such as TiO bands. The spectra have been compiled with the goal of providing a set of standards observed at medium resolution. We have extensively used such data for the study of active chromosphere stars by applying a spectral subtraction technique. However, the data set presented here can also be utilized in a wide variety of ways ranging from radial velocity templates to study of variable stars and stellar population synthesis. This library can also be used for spectral classification purposes and determination of atmospheric parameters (T_eff, log g, [Fe/H]). A digital version of all the fully reduced spectra is available via ftp and the World Wide Web (WWW) in FITS format.