用Python模拟对数螺旋星系

Question

用Python模拟对数螺旋星系

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我正在使用Python模拟一个对数螺旋星系。使用参数方程式，

x= a*exp(b*theta)*cos(theta) 和 y= a*exp(b*theta)*sin(theta)

我使用numpy.random来获取星星的随机分布。下面是示例代码。

import random
from math import *
from pylab import *
import numpy as np

n=100000
a= 1
b=0.6
th =np.random.randn(n)
x= a*exp(b*th)*cos(th)
y=a*exp(b*th)*sin(th)
x1 = a*exp(b*(th))*cos(th+ pi)
y1=a*exp(b*(th))*sin(th + pi)
plot(x,y,"*")
plot(x1, y1,"*")
show()

生成的图像如下所示：带有两个臂的螺旋星系我的需求： 1）恒星应该沿着螺旋星系径向分布。我只得到了沿着臂部的分布。 2）两条臂都应该是蓝色的。这里我有一条臂是蓝色的，另一条是绿色的。

模拟完成后，我需要旋转星系。任何关于此事的帮助将不胜感激。

**编辑：我使用plot(x1, y1,"b*")使两条臂都变成了蓝色。

- Athul R T

关于颜色：plot(x1, y1, "b*") 将绘制蓝色的星形。如果你只指定了 "*"，它将改变多个图的颜色。至于其他问题：你尝试过什么？向我们展示你失败的尝试，我们可以从那里帮助你。 - Ian

谢谢您的回复。它有效。实际上，我已经没有更多的想法了。我不知道如何像我们在银河系中看到的那样径向分布点（星星）。@mwormser - Athul R T

你正在使用错误的模型 - 使用这个模型永远不会得到“径向噪声”。你可以尝试给 x、y、x1 和 y1 添加高斯噪声，这样会得到一些结果。但是是否足够满足你的目的还不清楚。如果你只是想做一个漂亮的图片，那就无所谓了。但如果你想模拟一些天体物理现象，那可能不是你想要的。也许你应该试着在 physics.stackexchange 上提问？ - Praveen

谢谢您。我正在为一个天体物理学项目进行模拟。 - Athul R T

2个回答

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为了旋转图像，我会使用旋转矩阵计算星星的新位置，您需要为每个星星执行此操作。

R = [ [ np.cos(phi), -np.sin(phi) ], [ np.sin(phi), np.cos(phi) ] ]
[x_new, y_new] = np.dot( [x_old, y_old], R )

“radially distributed”是什么意思？你能画一个示例图吗？

- RobertAlpha

看这张星系的图片。我想要像这样的分布。但我得到的只是沿着臂的分布。@RobertAlpha https://s32.postimg.org/69f3oliz9/hqdefault.jpg - Athul R T

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Pikalek · Accepted Answer

如果近似足够好，可以尝试在绘制点之前为其添加一些噪声。首先，我建议从正态（高斯）分布开始尝试。例如，这个修改过的版本：

import random
from math import *
from pylab import *
import numpy as np

n=1000
a=0.5
b=0.6
th=np.random.randn(n)
x=a*exp(b*th)*cos(th)
y=a*exp(b*th)*sin(th)
x1=a*exp(b*(th))*cos(th+pi)
y1=a*exp(b*(th))*sin(th+pi)

sx=np.random.normal(0, a*0.25, n)
sy=np.random.normal(0, a*0.25, n)
plot(x+sy,y+sx,"*")
plot(x1+sx, y1+sy,"*")

show()

给出这个输出：

你可能需要稍微调整一下变量以满足你的需求。另外，如评论中所述，这并不是真正的径向噪声。